Se revela la presencia de un solitario agujero negro oculto

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El extraño comportamiento de una estrella revela la presencia de un solitario agujero negro oculto en un cúmulo gigante de estrellas

eso1802es — 17 de Enero de 2018

Utilizando el instrumento MUSE de ESO, instalado en el Very Large Telescope, en Chile, un equipo de astrónomos ha descubierto una estrella en el cúmulo NGC 3201 que se comporta de un modo muy extraño. Parece estar orbitando un agujero negro invisible con cerca de cuatro veces la masa del Sol. Se trataría del primer agujero negro con masa estelar inactivo de este tipo detectado en un cúmulo globular y el primero encontrado por la detección directa de su fuerza gravitacional. Este importante descubrimiento tiene una gran repercusión en nuestra comprensión de la formación de estos cúmulos de estrellas, agujeros negros y de los orígenes de eventos de ondas gravitacionales.

Los cúmulos globulares de estrellas son enormes esferas de decenas de miles de estrellas que orbitan a la mayoría de las galaxias. Se encuentran entre los sistemas estelares más viejos conocidos en el universo y datan de momentos muy cercanos al comienzo del crecimiento y evolución de la galaxia. Actualmente se sabe que más de 150 pertenecen a la Vía Láctea.

Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope de ESO, en Chile, se ha estudiado un cúmulo en particular, llamado NGC 3201 y situado en la constelación meridional de Vela. Un equipo dirigido por Benjamín Giesers (Universidad Georgia Augusta de Gotinga, Alemania) descubrió que una de las estrellas de NGC 3201 se comporta de un modo muy extraño: se mueve hacia atrás y hacia delante a velocidades de varios cientos de miles de kilómetros por hora, con un patrón que se repite cada 167 días.

Benjamin Giesers estaba intrigado por el comportamiento de la estrella: “Orbitaba alrededor de algo totalmente invisible que tenía una masa de más de cuatro veces la del Sol, ¡solo podía tratarse de un agujero negro! El primero de ellos encontrado en un cúmulo globular observando directamente su fuerza gravitacional”.

La relación entre los agujeros negros y los cúmulos globulares es un asunto importante pero misterioso. Debido a sus enormes masas y a su gran edad, se cree que estos cúmulos han producido un gran número de agujeros negros de masa estelar, creados a medida que las estrellas masivas del cúmulo explotaban y colapsaban a lo largo de la extensa vida del cúmulo.

El instrumento MUSE de ESO proporciona a los astrónomos una capacidad única para medir los movimientos de miles de estrellas lejanas al mismo tiempo. Con este nuevo hallazgo, Giesers y su equipo han podido detectar, por primera vez, un agujero negro inactivo en el corazón de un cúmulo globular, uno que, actualmente, no está tragando materia y no está rodeado por un disco brillante de gas. Han podido estimar la masa del agujero negro masivo a través de los movimientos de una estrella capturada por su enorme fuerza gravitacional.

De las propiedades de la estrella observadas se ha determinado que tiene 0,8 veces la masa de nuestro Sol, y la masa de su misteriosa contraparte se ha calculado en alrededor de 4,36 veces masa del Sol, por lo que, seguramente, se trate de un agujero negro.

Las recientes detecciones de fuentes de radio y de rayos X en cúmulos globulares, así como la detección en 2016 de señales de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros de masa estelar, sugiere que estos agujeros negros, relativamente pequeños, puede ser más comunes de lo que se pensaba en cúmulos globulares.

Giesers concluye: “Hasta hace poco se suponía que casi todos los agujeros negros desaparecerían de los cúmulos globulares después de poco tiempo y que sistemas como este ¡ni siquiera deberían existir! Pero, claramente, este no es el caso. Nuestro descubrimiento es la primera detección directa de los efectos gravitacionales de un agujero negro de masa estelar en un cúmulo globular. Este descubrimiento nos ayuda a comprender la formación de cúmulos globulares y la evolución de los agujeros negros y los sistemas binarios, vital en el contexto de la comprensión de fuentes de ondas gravitacionales”.

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Descubre restos de 11 galaxias comidas por la Vía Láctea

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El proyecto Dark Energy Survey descubre restos de 11 galaxias comidas por la Vía Láctea

por Amelia Ortiz · Publicada 17 enero, 2018 ·
17/1/2018 de University of Chicago


Ilustración de corrientes estelares alrededor de la galaxia de la Vía Láctea. Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt, SSC & Caltech.

Los científicos han publicado los descubrimientos preliminares cosmológicos del proyecto Dark Energy Survey que investiga unos 400 millones de objetos astronómicos, incluyendo galaxias lejanas y estrellas de nuestra propia galaxia. Entre lo más destacado de los tres primeros años de datos del rastreo está el descubrimiento de 11 corrientes estelares nuevas, restos de galaxias más pequeñas despedazadas y devoradas por nuestra Vía Láctea.

Nuestra galaxia está rodeada por un halo masivo de materia oscura, que ejerce una potente atracción gravitatoria sobre las galaxias cercanas más pequeñas. La Vía Láctea crece atrayendo, despedazando y absorbiendo estos sistemas más pequeños. A medida que las estrellas son separadas, forman corrientes en el cielo que pueden ser detectadas utilizando la cámara del proyecto Dark Energy. A pesar de ello, las corrientes estelares son extremadamente difíciles de encontrar debido a que están compuestas por relativamente pocas estrellas dispersas por una gran área del cielo.

“Es emocionante que hayamos encontrado tantas corrientes estelares”, afirma Alex Drlica-Wagner (Fermilab y Kavli Institute for Cosmological Physics). “Podemos utilizar estas corrientes para medir la cantidad, distribución y agrupamiento de la materia oscura en la Vía Láctea. Los estudios de corrientes estelares ayudarán a restringir las propiedades fundamentales de la materia oscura”.

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Arqueología en el antiguo centro galáctico

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El Hubble realiza arqueología en el antiguo centro de nuestra Vía Láctea

por Amelia Ortiz · Publicada 17 enero, 2018 ·
17/1/2018 de Hubblesite


Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble captó la resplandeciente región central de nuestra galaxia la Vía Láctea. Crédito: NASA, ESA, y T. Brown (STScI).

Durante muchos años los astrónomos han tenido una imagen simple de la región central de nuestra Vía Láctea, o bulbo, pensando en ella como un lugar tranquilo compuesto de estrellas viejas, las primeras colonas de nuestra galaxia. Sin embargo, debido a que en la región interior de la Vía Láctea hay un ambiente tan abarrotado, siempre ha sido difícil separar los movimientos estelares para estudiar el bulbo con detalle.

Ahora un nuevo análisis de 10 000 estrellas normales del tipo del Sol en el bulbo revela que el centro de nuestra galaxia es un ambiente dinámico de estrellas de varias edades desplazándose a distintas velocidades, como el bullicio de viajeros en un aeropuerto importante. El estudio con el Hubble de este corazón caótico y complicado de nuestra Vía Láctea puede proporcionar nuevas pistas sobre la evolución de nuestra galaxia.

El equipo de investigadores, dirigido por Will Clarkson (Universiad de Michigan-Dearborn) descubrió que los movimientos de las estrellas del bulbo son diferentes, dependiendo de la composición química de la estrella Las estrellas más ricas en elementos más pesados que el hidrógeno y helio poseen movimientos menos desordenados, pero están en órbita alrededor del centro galáctico más rápido que las estrellas más viejas, que son deficitarias en elementos pesados.

“Hay muchas teorías que describen la formación de nuestra galaxia y del bulbo central”, afirma Annalisa Calamida (Space Telescope Science Institute). “Algunos afirman que el bulbo se formó junto con la galaxia hace 13 mil millones de años. En este caso, todas las estrellas del bulbo deberían de ser viejas y compartir un movimiento parecido. Pero otros piensan que el bulbo se formó más tarde en la historia de la galaxia, evolucionando lentamente después de que nacieran las primeras generaciones de estrellas. En este escenario, algunas de las estrellas del bulbo serían más jóvenes, con composiciones químicas enriquecidas en elementos más pesados expulsados con la muerte de generaciones anteriores de estrellas y deberían de tener un movimiento diferente comparadas con las estrellas más viejas. Las estrellas de nuestro estudio muestran características de los dos modelos. Por tanto, este análisis puede ayudarnos a conocer el origen del bulbo”.

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Cómo afecta el giro a un agujero negro?

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El giro de un agujero negro sube el volumen en radio

por Amelia Ortiz · Publicada 17 enero, 2018 ·
17/1/2018 de NAOJ / The Astrophysical Journal


Ilustración de artista del disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo que gira rápidamente. La rotación del agujero negro puede provocar el chorro de alta velocidad que hace que el objeto emita ondas de radio. Crédito: NAOJ.

El análisis estadístico de un conjunto de agujeros negros supermasivos sugiere que el giro del agujero negro puede jugar un papel en la generación de potentes chorros de alta velocidad que emiten ondas de radio y otras radiaciones al Universo.

Los agujeros negros absorben la luz y todas las demás formas de radiación, haciendo que sea imposible detectarlos. Pero los efectos de los agujeros negros, en particular en los discos de acreción donde la materia es desgarrada y supercalentada mientras se precipita en espiral hacia el agujero negro, puede liberar cantidades enormes de energía. Los discos de acreción que hay alrededor de los agujeros negros supermasivos (con masas de millones de veces la del Sol) son algunos de los objetos más brillantes del Universo. Estos objetos son llamados cuásares, pero sólo un 10 por ciento de ellos emite ondas de radio potentes. Esta emisión se produce cuando una fracción de la materia del disco de acreción evita el destino fatal de caer al agujero negro y sale al espacio formando chorros de alta velocidad expulsados desde los polos del agujero negro.

Pero todavía se desconoce por qué unas veces se forman los chorros y otras no. Un equipo dirigido por el Dr. Andreas Schulze (Observatorio Astronómico Nacional de Japón) investigó la posibilidad de que el agujero negro supermasivo juegue un papel en determinar si se forman los chorros de alta velocidad. Debido a que los agujeros negros no pueden observarse directamente, el equipo de Schulze midió las emisiones de iones de oxígeno [O III] alrededor del agujero negro y del disco de acreción para determinar la cantidad de energía que la materia emite al caer al agujero negro, y a partir de este dato, el giro del agujero negro del centro.

Analizando casi 8000 cuásares del proyecto Sloan Digital Sky Survey, el equipo de Schulze descubrió que en promedio, las emisiones de O III son 1.5 veces más intensas en cuásares que emiten en radio que en cuásares que no lo hacen. Esto implica que el giro es un factor importante en la generación de chorros.

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La masa máxima para una estrella de neutrones

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¿Cómo de masivas pueden ser las estrellas de neutrones?

por Amelia Ortiz · Publicada 17 enero, 2018 ·
17/1/2018 de Goethe Universität / The Astrophysical Journal


Emisión de ondas gravitacionales desde una estrella que está colapsando. Fuente: Goethe Universität.

Desde su descubrimiento en la década de 1960, los científicos han buscado respuesta a una pregunta importante: ¿cuán masiva puede hacerse una estrella de neutrones? En contraste con los agujeros negros, estas estrellas no pueden ganar masa arbitrariamente; superado un cierto límite no hay fuerza física en la naturaleza que pueda contrarrestar su enorme fuerza gravitatoria. Ahora, por vez primera, astrofísicos de la Universidad de Goethe han conseguido calcular con éxito un límite superior estricto para la masa máxima de las estrellas de neutrones.

Con un radio de unos 12 kilómetros y una masa que puede ser hasta el doble de la del Sol, las estrellas de neutrones se cuentan entre los objetos más densos que hay en el Universo, produciendo campos gravitatorios comparables a los de los agujeros negros. Aunque la mayoría de las estrellas de neutrones posee una masa aproximadamente 1.4 veces la del Sol, se conocen también ejemplos masivos, como el del púlsar PSR J0348+0432, que tiene 2.01 masas solares.

La densidad de estas estrellas es enorme, como si todo el Himalaya fuese comprimido en una jarra de cerveza. Sin embargo, hay indicaciones de que una estrella de neutrones con masa máxima colapsará en un agujero negro incluso si se añade un solo neutrón más.

Ahora el profesor Luciano Rezzolla, junto con sus estudiantes Elias Most y Lukas Weih, ha calculado que la masa máxima para una estrella de neutrones que no esté girando no puede superar las 2.16 masas solares.

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Enjambre de nubes de hidrógeno se aleja del centro galáctico

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Un enjambre de nubes de hidrógeno se aleja del centro de nuestra galaxia

por Amelia Ortiz · Publicada 16 enero, 2018 ·
16/1/2018 de Green Bank Observatory


Ilustración que muestra las nubes de hidrógeno neutro que viajan impulsadas por el gas caliente que forma las Burbujas de Fermi y que es expulsado desde el centro de la Vía Láctea. Foto de S. Brunier. Diseño e ilustración de P. Vosteen.

Un equipo de astrónomos ha descubierto lo que parece ser un gran éxodo de más de 100 nubes de hidrógeno alejándose del centro de la Vía Láctea y dirigiéndose al espacio intergaláctico. Esta observación podría proporcionar a los astrónomos una imagen más clara de las llamadas Burbujas de Fermi, enormes globos de gas supercaliente suspendidos por encima y por debajo del disco de nuestra galaxia.

“El centro de la Vía Láctea es un lugar especial”, señala Jay Lockman (Green Bank Observatory). “En su centro existe un agujero negro varios millones de veces más masivo que el Sol y hay regiones de nacimiento intenso y de destrucción explosiva de estrellas”. Estos procesos energéticos, quizás individualmente o juntos, han generado un potente “viento” cósmico de gas muy caliente que ha creado dos burbujas enormes por encima y por debajo del disco de la Vía Láctea rellenas de gas a decenas de millones de grados. Este gas supercaliente, sin embargo, brilla poco a longitudes de onda de radio, rayos X y rayos gamma.

Pero al igual que un puñado de polvo lanzado al aire puede mostrarnos el movimiento del aire en la Tierra, las nubes de hidrógeno pueden actuar como partículas de prueba que revelen la corriente del viento invisible, más caliente, del centro de la Vía Láctea. “La señal de que estas nubes están siendo expulsadas por el viento de la Vía Láctea es que sus velocidades son tremendas”, explica Lockman. “Los movimientos de gas en la Vía Láctea son normalmente bastante regulares y están dominados por la rotación ordenada de la Galaxia. Dentro de las Burbujas de Fermi vemos nubes unas junto a otras en el cielo que tienen velocidades con diferencias de hasta 400 kilómetros por segundo”.

La explicación más plausible para estas velocidades tan extremadamente diferentes es que están viajando por el interior de un cono de material que se expande hacia arriba y se aleja del centro galáctico, de modo que la parte delantera se está acercando hacia nosotros y la parte trasera se está alejando.

[Fuente]

Idénticos como gotas de agua

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Los planetas alrededor de otras estrellas son idénticos como gotas de agua

por Amelia Ortiz · Publicada 16 enero, 2018 ·
16/1/2018 de W.M. Keck Observatory / The Astronomical Journal


El sistema planetario de Kepler-11 (mostrado aquí en una ilustración de artista) es uno de los sistemas multiplanetarios estudiados por la Dra. Weiss y su equipo. Crédito: NASA/T. PYLE.

Un equipo internacional de investigadores dirigido por Lauren Weiss (Universidad de Montreal) ha descubierto que los exoplanetas en órbita alrededor de una misma estrella tienden a tener tamaños similares y separaciones regulares entre sus órbitas. Este patrón podría sugerir que la mayoría de los sistemas planetarios ha tenido una historia de formación distinta de la de nuestro Sistema Solar.

Gracias en parte al telescopio Kepler de NASA, actualmente se conocen varios miles de exoplanetas. Esta gran muestra permite a los investigadores no solo estudiar sistemas individuales, sino también alcanzar conclusiones sobre los sistemas planetarios en general.

En un nuevo análisis, la Dra. Weiss y su equipo han estudiado 909 planetas pertenecientes a 355 sistemas con múltiples planetas. La mayoría están situados a entre 1000 y 4000 años-luz de la Tierra.

Empleando el análisis estadístico, los investigadores hallaron dos patrones sorprendentes. Encontraron que los exoplanetas tienen tendencia a tener los mismos tamaños que sus vecinos. Si un planeta es pequeño, el planeta siguiente alrededor de la misma estrella es muy probable que sea también pequeño, y si es grande, el próximo probablemente será grande. También han descubierto que los planetas en órbita alrededor de una misma estrella tienden a presentar un espaciado orbital regular.

Esto tiene consecuencias para las teorías de formación de sistemas planetarios, sugiriendo que la mayoría de los sistemas con estas características no ha sufrido ninguna perturbación desde su formación.

[Fuente]