Qué monstruo el que detectaron

La lente gravitacional en forma de herradura cósmica. El agujero negro supermasivo recién descubierto se encuentra en el centro de la galaxia naranja. Muy atrás, se encuentra una galaxia azul que se está deformando en el anillo en forma de herradura debido a las distorsiones del espacio-tiempo creadas por la inmensa masa de la galaxia naranja en primer plano. Foto NASA/ESA

Es un verdadero monstruo cósmico. Con decir que es al menos 36 000 millones más masivo que el Sol y fue detectado gracias a un anillo de Einstein, previsto en la teoría.    

¿De qué estamos hablando? Pues de un enorme agujero negro, que por fortuna anda a unos 5000 millones de años luz de nosotros.

"Está entre los 10 agujeros negros más masivos descubiertos", en palabras de Thomas Collett, uno de los investigadores del estudio, de la University of Portsmouth, investigación publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Se encuentra cerca del límite superior teórico de lo posible en el universo. Es 10 000 veces más pesado que el agujero negro del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Existe en una de las galaxias más masivas jamás observadas, la Herradura Cósmica, cuya magnitud distorsiona el espacio-tiempo y deforma la luz que pasa de una galaxia de fondo, convirtiéndola en un gigantesco anillo de Einstein con forma de herradura.

Fue detectado mediante una combinación de lentes gravitacionales y cinemática estelar(el estudio del movimiento de las estrellas dentro de una galaxia y la velocidad y la forma en que se mueven alrededor de los agujeros negros).

Collett explicó que "Detectamos el afecto del agujero negro de dos maneras: altera la trayectoria de la luz al pasar junto a él y provoca que las estrellasen las regiones internas de su galaxia anfitriona se muevan extremadamente rápido (casi 400 kilómetros por segundo)".

Su detección se basó exclusivamente en su inmensa atracción gravitatoria y el efecto que tiene en su entorno.

Y una característica más es que la Herradura Cósmica es un grupo fósil. Estos son el estado final de las estructuras gravitacionalmente ligadas más masivas del universo, que surgen al colapsar en una única galaxia extremadamente masiva, sin compañeras brillantes.

Estamos en un universo que vibra todo el tiempo

Nuestro universo vibra, lleno de ondas gravitacionales y poderosas emisiones de energía. Imagen Good.fon

¿Siente usted que está vibrando? ¿No? Pues en nuestro plano no se siente, pero más evidencias sugieren algo llamativo: nuestro universo está vibrando.

Mediante el más grande detector de ondas gravitacionales astrónomos confirmaron reportes pasados que indican que el tejido del universo está vibrando constantemente. Es posible que ese ruido de fondo se deba a colisiones entre los enormes agujeros negros que residen en el corazón de las galaxias.

Los resultados del detector -una serie de estrellas de neutrones que giran rápidamente y se extienden por toda la galaxia- muestran que ese fondo de ondas gravitacionales puede ser más fuerte de lo que los científicos creían. También se elaboraron mapas más detallados de las ondas gravitacionales en el cielo y se descubrió un intrigante 'punto caliente' de actividad hacia el hemisferio sur.

Los hallazgos fueron revelados por Matthew Miles, de Swinburne University of Technology y RowinaNathan, de Monash University, y fueron publicados en tres artículos en Monthly  Notices of the Royal Astronomical Society.

Los astrónomos explicaron que las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Se crean cuando objetos increíblemente densos y masivos chocan entre sí.

Los objetos más densos y masivos son los agujeros negros y una de las formas de estudiarlos es  buscando las ondas gravitacionales que emiten cuando se acercan unos a otros. Estas ondas, como la luz, emiten su energía en un espectro y los agujeros negros más masivos emiten ondas más lentas y potentes, cuyo estudio demanda un detector del tamaño de nuestra galaxia, explicaron.

Los investigadores se valieron del radio telescopio MeerKAT en Sudáfrica y de 83 pulsares en el espacio, estrellas de neutrones que giran cientos de veces en un segundo y que al rotar actúan como faros, golpeando la Tierra con pulsos de radiación a miles de años luz de distancia, para mucho de los cuales se puede prever cuándo llegarán, con una precisión de nanosegundos.

Los astrónomos explicaron que si "Observamos muchos pulsares durante el mismo periodo de tiempo y nos equivocamos sobre cuándo los pulsos golpean de una manera muy específica, entonces sabemos que una onda gravitacional está estirando o apretando el espacio entre la Tierra y los pulsares".

Los científicos explicaron que "Sin embargo, en lugar de ver una sola onda, esperamos ver un océano cósmico lleno de ondas que se entrecruzan en todas direcciones: las ondas que se repiten en el aire de todas las fusiones galácticas en la historia del universo. A esto lo llamamos el fondo de ondas gravitacionales".

El Webb encontró una pregunta a 7000 millones de años luz

En el centro aparece el signo de interrogación que forman dos galaxias en interacción. Imagen NASA, ESA, CSA, STScl, Vicente Estrada Carpenter (Saint Mary's University)

Se preguntan los astrónomos qué será y la misma interrogación aparece en el espacio a unos 7000 millones de años (la mitad de la edad del universo).

Imágenes del telescopio espacial James Webb mostraron un enorme signo de interrogación que desde nuestro punto de vista aparece formado por dos galaxias, una roja y otra espiral, que forman un signo de interrogación, con punto y todo, punto que en las imágenes es otra galaxia que no pertenece a ese sistema pero que desde nuestro punto de vista queda perfecta en el signo.

Los astrónomos observaban un grupo enorme de galaxias, tan masivo que distorsiona el espacio-tiempo y actúa como una lupa. De este modo aparecen objetos que están detrás, ocultos a nuestra vista, como las galaxias, que se ven distorsionadas y en ocasiones hay algunas que aparecen varias veces en esa especie de imagen fantasmagórica que permite estudiarlas.

Ese grupo había sido observado por el Hubble, pero la interrogación solo se vio ahora con el más potente Webb. En las dos galaxias que la conforman se aprecian zonas de formación de nuevas estrellas.

"Conocer cuándo, dónde y cómo ocurre la formación de estrellases crucial para entender cómo han evolucionado las galaxias en la historia del universo", explicó el astrónomo Vicente Estrada Carpenter, de Saint Mary's University, quien usó las imágenes ultravioleta del Hubble e infrarrojas del Webb para mostrar dónde se están formando las estrellas en esas galaxias.

Ese par está en plena colisión y muestran regiones activas de formación estelar, quizá por el gas que hay en ellas. Estrada Carpenter aclaró que "Sin embargo, ninguna de las formas de las galaxias aparecen muy desfiguradas, así que probablemente estamos viendo el comienzo de la interacción de una con la otra".

 

Einstein nunca falla: demuestran otra predicción

Ilustración de la deformación del espacio-tiempo debido a la masa de un objeto.

Todo lo que predijeron sus teorías se cumple. Y siguen y siguen tratando de hallar alguna falla y... no. Ahora una investigación sobre agujeros negros demostró que se cumple lo que predijo la teoría de la gravedad, la relatividad general.

Científicos confirmaron por primera vez, dijeron, que la fábrica del espacio-tiempo tiene su última inmersión -precipitación- en todo el borde de un agujero negro.

La observación de esa región de inmersión alrededor de agujeros negros fue hecha por astrofísicos de Oxford University Physicsy ayuda a validad esa predicción.

El grupo hizo el descubrimiento mientras se enfocaba en regiones alrededor de agujeros negros de masa estelar en binarias con estrellas compañeras relativamente cerca a la Tierra. y para ello utilizaron varios telescopios espaciales como el NuSTAR y otro a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Los datos les permitieron determinar la suerte de gas caliente ionizado y plasma, tomado de la estrella compañera, haciendo una inmersión en todo el borde del agujero negro. Los hallazgos demostraron que esas regiones de inmersión alrededor de un agujero son los sitios de algunos de los puntos más fuertes de influencia gravitacional jamás vistos en nuestra Vía Láctea.

"Esta es la primera mirada a cómo el plasma, jalado del borde externo de una estrella, hace su caída final en el centro de un agujero negro, un proceso que está sucediendo en un sistema a unos 10 000 años luz de distancia", dijo Andrew Mummery, líder del grupo, en un boletín. "La teoría de Einstein predijo que esta inmersión final existía, pero esta es la primera vez que hemos sido capaces de demostrar que sucede".

"Piense en un río cayendo a una cascada, hasta ahora hemos estado mirando el río. Esta es nuestra primera vista de la cascada".

 La teoría de la relatividad general sugiere que los objetos con masa hacen que la estructura misma del espacio y el tiempo, unidos como una única entidad de cuatro dimensiones llamada "espacio-tiempo", se deforme. La gravedad surge de la curvatura resultante.

Einstein sugirió que esta curvatura del espacio-tiempo conduce a otras físicas. Por ejemplo dijo que debe haber un punto justo fuera del límite del agujero negro en el que las partículas serían incapaces de seguir una órbita circular o estable. En cambio, la materia que entre en esta región se precipitaría hacia el agujero negro a velocidades cercanas a la de la luz.

Gran agujero negro de nuestra galaxia está listo para patear

Dibujo de cómo luce el espacio-tiempo deformado por el giro de Sagitario A. Cortesía Chandra

En el centro de nuestra galaxia reside un enorme agujero negro, Sagitario A. Está a unos 26 000 años luz de nosotros, con una masa de 4.1 millones la del Sol. Un nuevo estudio con datos del observatorio espacial Chandra de rayos X, de la Nasa, reveló que está girando a una velocidad más alta deformando el espacio tiempo, que adquiere una forma como de balón de fútbol americano.

Los agujeros negros tienen dos propiedades fundamentales: su masa y su giro (cuán rápido puede rotar). Determinar uno de esos valores revela mucha información a los científicos.

Con Chandra pudieron determinar que gira al 60 % del máximo posible, un límite impuesto el material que no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.

Al rotar, hala el e3spacio tiempo y la materia alrededor. Si se mira por encima, parece redondo, pero si se hace de lado semeja un balón de aquellos. Y a mayor velocidad de giro más aplanado.

El giro del agujero es una fuente importante de energía. Sagitario A ha estado muy quieto en los últimos milenios, pero si cae más material y gas de la vecindad, producto de estrellas que son atraídas y despedazadas por su fuerza podría liberar enormes chorros.

Y esto es lo que creen los astrofísicos: que el agujero en el centro de la galaxia se está preparando parta patear muy duro, para expulsar esos chorros característicos lejos en el espacio. 

Nada que pueden rajar a Einstein

Ilustración de un pulsar, donde el campo gravitacional es enorme. Cortesía Nasa

Más de 100 años tratando y nada que han podido. Científicos no han logrado encontrar fisuras en la teoría de la relatividad general de Einstein, pese a que lo intentan una y otra vez.

¿Qué pasó ahora? Les cuento: Científicos liderados por Michael Kramer, del Instituto Max Planck para la Radio Astronomía en Bonn (Alemania) estudiaron un sistema compacto de estrellas, un gran laboratorio para estudiar teorías de la gravedad en presencia de fuertes campos gravitacionales. 

¿Qué vieron? Examinaron una parte de la teoría de Einstein, logrando medir la energía de las ondas gravitacionales con una precisión 25 de veces mejor que otras mediciones y 1000 veces mejor que con los actuales detectores de ondas. Las observaciones concordaron con la teoría "pero también vimos efectos que no podían ser estudiados antes".

Por ejemplo, siguieron la propagación de radio fotones emitidos por un faro cósmico, un pulsar, y rastrearon su movimiento en un fuerte campo gravitacional de un pulsar compañero.

Pudieron ver por primera vez cómo la luz es no solo retrasada por una fuerte curvatura del espacio-tiempo alrededor de la compañía, sino que también es desviada con un pequeño ángulo de 0,04 grados. Nunca antes se había hecho un experimento con tal curvatura del espacio-tiempo.

¿Por qué se esfuerzan tanto en encontrar fallas en la relatividad general? Porque podría ser el origen de una nueva física.

El laboratorio con el que trabajaron fue el doble pulsar descubierto en 2003, que consiste de dos radio púlsares que se orbitan en solo 147 minutos con velocidades de cerca de un millón de kilómetros/hora. Un pulsar gira 44 veces por segundo.

Un pulsar es una estrella de neutrones (remanente de una estrella masiva) que emite radiación periódica y gira a velocidades muy altas.