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Vea la aterradora escala de un agujero negro supermasivo

Esta semana es la semana de los agujeros negros, y la NASA está celebrando compartiendo algunas visualizaciones impresionantes de agujeros negros, incluida una visualización francamente inquietante para ayudarlo a imaginar cuán grande es un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de las galaxias (incluida la nuestra) y, en términos generales, cuanto más grande es la galaxia, más grande es el agujero negro.

Ilustración del agujero negro Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea.
Ilustración del agujero negro Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea. Observatorio Internacional de Géminis/NOIRLab/NSF/AURA/J. DA Silva/(Spaceengine) Agradecimientos: M. Zamani (NOIRLab de NSF)

Mientras que un agujero negro típico pesa hasta alrededor de 10 veces la masa del sol, los agujeros negros supermasivos pueden pesar millones o incluso miles de millones de veces la masa del sol. Sin embargo, estos objetos son increíblemente densos, y es difícil imaginar cuán grande sería un objeto así. Ese es el punto de esta comparación de video, que muestra el tamaño de diferentes tipos de agujeros negros en comparación con nuestro sistema solar, escalados de acuerdo con sus sombras.

NASA Animation Sizes Up the Biggest Black Holes

Aprender sobre los agujeros negros es un desafío porque su tremenda gravedad significa que absorben la luz que se acerca demasiado a ellos; sin embargo, a menudo tienen discos de polvo y gas girando a su alrededor que se frotan y se calientan, haciéndolos visibles para los telescopios. Los astrónomos no pueden ver directamente los agujeros negros, pero pueden ver esta materia caliente, que es cómo el proyecto Event Horizon Telescope ha podido capturar imágenes famosas de agujeros negros.

Esta es la primera imagen de Sagitario A* (o Sgr A* para abreviar), el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Es la primera evidencia visual directa de la presencia de este agujero negro. Fue capturado por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto que unió ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual "del tamaño de la Tierra". El telescopio lleva el nombre del "horizonte de eventos", el límite del agujero negro más allá del cual no puede escapar la luz.
Esta es la primera imagen de Sagitario A* (o Sgr A* para abreviar), el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Es la primera evidencia visual directa de la presencia de este agujero negro. Fue capturado por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto que une ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual «del tamaño de la Tierra». El telescopio lleva el nombre del «horizonte de eventos», el límite del agujero negro más allá del cual no puede escapar la luz. Colaboración EHT

Los agujeros negros supermasivos son particularmente interesantes de estudiar porque todavía estamos aprendiendo sobre su relación con las galaxias que habitan, y sobre cómo crecen tanto.

«Las mediciones directas, muchas realizadas con la ayuda del Telescopio Espacial Hubble, confirman la presencia de más de 100 agujeros negros supermasivos», dijo Jeremy Schnittman, teórico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en un comunicado. «¿Cómo se vuelven tan grandes? Cuando las galaxias chocan, sus agujeros negros centrales eventualmente pueden fusionarse también».

Este proceso de fusión sería épico, produciendo una fuerza tan grande que las ondas gravitacionales serían detectables desde la Tierra. Pero para sintonizar estas ondas, necesitaremos un nuevo instrumento como la próxima misión de antena espacial Laser Interferometer, una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Europea que utilizará tres naves espaciales que disparan láseres entre sí y que podrán detectar estas ondas gravitacionales.

«Desde 2015, los observatorios de ondas gravitacionales en la Tierra han detectado las fusiones de agujeros negros con unas pocas docenas de masas solares gracias a las pequeñas ondas en el espacio-tiempo que producen estos eventos», dijo el astrofísico de Goddard Ira Thorpe. «Las fusiones de agujeros negros supermasivos producirán ondas de frecuencias mucho más bajas que pueden detectarse utilizando un observatorio espacial millones de veces más grande que sus contrapartes basadas en la Tierra».

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Los corazones de algunas galaxias brillan tan intensamente que se les da un nombre especial: cuásares. Alimentadas por agujeros negros supermasivos en el centro de estas galaxias, estas regiones emiten enormes cantidades de luz a medida que el gas cae hacia el agujero negro y se calienta, lo que resulta en un brillo tan poderoso como más de 100 mil millones de estrellas. Recientemente, los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble vieron dos de estos cuásares ardiendo intensamente en el cielo nocturno, y están en curso de colisión.

El par de cuásares, conocido como SDSS J0749 + 2255, son de algunas de las primeras etapas del universo cuando tenía solo 3 mil millones de años. Las dos galaxias que albergan los cuásares están en proceso de fusión, y eventualmente, las dos se unirán para formar una enorme galaxia.
El concepto de este artista muestra el brillante resplandor de dos cuásares que residen en los núcleos de dos galaxias que están en el caótico proceso de fusión. El tira y afloja gravitacional entre las dos galaxias enciende una tormenta de fuego de nacimiento de estrellas. ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Los dos agujeros negros están a solo 10.000 años luz de distancia, y tardarán diez millones de años en fusionarse. Eso puede sonar como mucho tiempo, pero es inminente en términos galácticos. Observar el par puede ayudar a los astrónomos a aprender sobre el universo temprano y cómo se forman las galaxias grandes.

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El equipo, dirigido por la Universidad de Durham, Reino Unido, utilizó lentes gravitacionales, donde una galaxia en primer plano dobla la luz de un objeto más distante y la magnífica, y simulaciones de supercomputadora en la instalación DiRAC HPC, lo que permitió al equipo examinar de cerca cómo la luz es doblada por un agujero negro dentro de una galaxia a cientos de millones de años luz de la Tierra.

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