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Un nuevo estudio muestra que los agujeros negros no son los máximos destructores como se los suele retratar en la cultura popular. En cambio, el gas caliente que escapa de sus garras podría ser una fuente de elementos químicos que hacen la vida posible.

Vía Physorg

Inmediatamente después del Big Bang, el universo contenía sólo hidrógeno y helio. Los elementos químicos más pesados debieron ser cocinados en el interior de las primeras estrellas y luego dispersados a través del espacio para ser incorporados por la próxima generación de estrellas y sus planetas. Los agujeros negros podrían haber ayudado a distribuir esos elementos a través del cosmos.

“Una de las grandes preguntas en cosmología es cuánta influencia tienen los agujeros negros en sus alrededores”, comentó el coautor Martin Elvis del CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). “Esta investigación ayuda a responder esa pregunta”.

Un equipo internacional de astrónomos encontró que los calientes vientos de los agujeros negros en los centros galácticos podrían distribuir los elementos químicos, como el carbón y el oxígeno, al espacio intergaláctico.

El equipo, liderado por Yair Krongold de la Universidad Nacional Autónoma de México, estudió el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia NGC 4051. Encontraron que el gas estaba escapando desde más cerca del agujero que lo que previamente se pensaba. La fuente del escape está localizada a 2000 radios Schwarzschild desde el agujero, o unas cinco veces el tamaño de la órbita de Neptuno. (El radio de Schwarzschild es el punto de no retorno del agujero)

El equipo también pudo determinar la fracción de gas que estaba evitando ser tragado. Esa fracción terminó siendo menor a los estudios previos.

“Calculamos que entre el 2 al 5 por ciento del material de acreción está escapando”, dijo el miembro del equipo Fabrizio Nicastro del CfA.

Los vientos del agujero negro han sido medidos a velocidades de hasta 4 millones de millas por hora. A través de millares de años, los elementos químicos en esos vientos pudieron viajar inmensas distancias y eventualmente haberse incorporado a nubes cósmicas de gas y polvo, llamadas nebulosas, que formarán las nuevas estrellas y planetas.

Esta investigación, que usó datos del XMM-Newton de la ESA está siendo reportada en la edición de abril de The Astrophysical Journal.

Las observaciones del observatorio Chandra de la galaxia NGC 1365 han logrado captar un notable eclipse de un agujero negro supermasivo en su centro.

Una densa nube de gas pasó frente al agujero negro, lo que bloqueó los rayos-X del material cercano al agujero. Este azaroso alineamiento permitió a los astrónomos medir el tamaño del disco de material alrededor del agujero.
La imagen de Chandra contiene una fuente de brillantes rayos-X en el medio, que revela la posición del supermasivo agujero negro. Una imagen óptica de la galaxia tomada por el VLT (Very Large Telescope) de la ESO, muestra el contexto de los datos de Chandra.

NGC 1365 contiene lo que se denomina un núcleo activo galáctico o AGN. Los científicos creen que el agujero negro en el centro del AGN es alimentado por material presumiblemente en forma de disco. El material a punto de caer al agujero debería calentarse a millones de grados antes de pasar por el horizonte de sucesos o punto de no retorno. El proceso causa que el disco de gas alrededor del agujero central de NGC 1365 produzca copiosos rayos-X, pero la estructura es demasiado pequeña para ver directamente con un telescopio. Sin embargo, los astrónomos fueron capaces de medir el tamaño del disco observando cuánto tiempo le llevó al agujero negro entrar y salir del eclipse. Esto fue revelado durante una serie de observaciones de la galaxia obtenidas cada dos días durante un período de dos semanas en abril de 2006. Durante cinco de las observaciones, rayos-X de gran energía de la fuente central fueron visibles, pero en la correspondiente al eclipse no se observaron

Los astrónomos han captado una imagen repleta de agujeros negros supermasivos gracias a datos de los observatorios orbitales Chandra y Spitzer, así como también de observatorios terrestres.

El material que cae a estos agujeros negros generan grandes cantidades de energía que es observada en distintas longitudes de onda de los núcleos galácticos.

El estudio encontró más de 600 agujeros oscuros, cubiertos de un denso velo de gas y unos 700 no oscuros AGN, es decir, núcleos galácticos activos, localizados entre unos 6 a 11 mil millones de años luz de la Tierra. La detección se realizó con un nuevo método de búsqueda. Al observar objetos en el infrarojo, Spitzer puede separarlos de las estrellas y galaxias. Chandra y los observatorios ópticos verifican luego que realmente sean AGN. Este método de observación en múltiples longitudes de onda parece ser especialmente eficiente en encontrar AGN oscurecidos.

La imagen de Chandra es la de mayor obtenida de campo continuado por el observatorio. Es de unas 40 veces más larga que la Luna llena. El estudio se realizó en una región de la constelación Bootes, incluyó 126 puntos separados de 5000 segundos de exposición cada una. Los investigadores combinaron esta imagen con datos del infrarojo del Spitzer y datos ópticos de los telescopios de Kitt Peak, de 4 metros y MMT de 6.5 metros, ambos en Tuscon, Arizona, de la misma parte del cielo

Astrofísicos de la Universidad de Arizona, Los Alamos National Laboratory y la Universidad de Adelaida descubrieron un mecanismo que podría producir los muy energéticos rayos gama que se detectan en el centro de la Vía Láctea.
Vía EurekAlert

El agujero negro en el centro de la galaxia estaría actuando como un enorme acelerador de partículas. “Es similar a los experimientos que el LHC (Large Hadron Collider) que se está construyendo en el CERN podrá realizar”, explicó el astrofísico David Ballantyne.

Cuando esté completo, el LHC en Suiza será capaz de acelerar protones hasta siete trillones de electovolts. El agujero negro de nuestra galaxia lanza protonos a energías de 100 trillones de electronvolts, según el estudio realizado por el equipo. Es mucho más impresionando porque “Nuestro agujero negro es bastante inactivo comparado con los masivos agujeros en otras galaxias”, notó Ballantyne.

El astrofísico colaboró con el profesor Fulvio Melia en un nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal Letters.

Luego de que los protones de alta energía escapan del entorno del agujero negro, salen al medio interestelar donde colisionan con protones de baja energía (gas hidrógeno) en encuentros tan energéticos que forman los piones. Estas partículas de materia rápidamente decaen en rayos gamma de alta energía que, como otras radiaciones, viajan en todas direcciones.

El equipo encuentra que este proceso puede explicar el espectro energético y el brillo de las emisiones gamma observadas por el HESS.

Los quasars son objetos ultraluminosos, concentraciones de remolinos de gas que alimentan a agujeros negros supermasivos localizados en los centros galácticos. Aunque más pequeños que nuestro sistema solar, un solo quasar puede brillar como toda una galaxia.
Vía Universe Today, Space.com y SDSS

Comparados con las galaxias normales, los quasars son extremadamente raros. El nuevo mapa fue creado usando el Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) e incluye más de 4.000 quasars, tan lejanos como hasta 11 mil millones de años.
El nuevo mapa revela una relación cercana entre quasars y materia oscura, tal como predice la teoría. El detalle será publicado en The Astronomical Journal.

La materia oscura es una misteriosa hipotética sustancia que no interactúa con los fotones, es invisible a los instrumentos de detección. Los científicos estiman que sólo una sexta parate de la materia en el universo es visible, mientras que el resto sería materia oscura.
A pesar de que no pueda verse, sí se la puede detectar por su influencia gravitatoria. Las teorías predicen que la materia -oscura y visible- estaba regularmente distribuída en el universo primitivo, y a través del tiempo se fue concentrando.

Los quasars se habrían formado en estas zonas de concentración de materia oscura.
Los investigadores desarrollaron modelos de cómo los quasars dependen de la materia oscura que los rodea y este nuevo estudio coincide con esos modelos. Estos agrupamientos de materia oscura habrían provisto de la gravedad que ayudó a estos agujeros negros supermasivos a adquirir su material.

Los resultados son descriptos en el paper “Clustering of High Redshift (Z > 2.9) Quasars from the Sloan Digital Sky Survey,” aceptado para su publicación en The Astronomical Journal, y posteado al archivo astro-ph.

Imagen:
La ilustración -360 millones de años luz- muestra la distribución de materia oscura, halos masivos, y luminosos quasars en una simulación en el universo primitivo 1.6 mil millones de años después de Big Bang. Las estructuras filamentarias en gris muestra la distrubición de la materia oscura invisible. Los pequeños círculos blancos marcan concentraciones de halos de materia oscura más masivos que 3 trillones de veces la masa del Sol. Las marcas azules son halos más masivos, de unos 7 trillones de soles que alojan a los quasars más luminosos. En la muestra del SDSS se demuestra que los quasars residen en estos raros y muy masivos halos.
(Credit: Paul Bode and Yue Shen, Princeton University)

El observatorio de rayos gamma de la ESA, Integral, ha observado el centro de nuestra galaxia en un momento de rara calma.


Curiosamente, durante esta observación de Integral algunas de las fuentes más energéticas en torno al agujero negro que ocupa el centro de nuestra galaxia estaban temporalmente ‘en silencio’.

Se trata de un acontecimiento poco usual que está permitiendo a los astrónomos ir en busca de objetos aún más débiles. Puede que incluso les permita llegar a atisbar la materia mientras desaparece en el agujero negro masivo en el centro de nuestra galaxia.

El centro galáctico es una de las regiones más dinámicas de nuestra galaxia. Se cree que está ‘habitado’ por un agujero negro gigante, llamado Sagitario A*. Desde el principio de la misión Integral, este observatorio de rayos gamma de la ESA ha hecho posible que los astrónomos no pierdan de vista el centro galáctico y sus constantes cambios.

Integral ha descubierto muchas nuevas fuentes de radiación de alta energía en las inmediaciones del centro galáctico. Desde Febrero de 2005 Integral empezó a vigilar de forma constante el centro de la galaxia y su entorno inmediato, el llamado ‘bulbo’ galáctico.

Erik Kuulkers, del Centro de Operaciones Científicas de Integral, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA, en Madrid, dirige el programa de segumiento del centro galáctico. Ahora Integral ha puesto sus ‘ojos’ de última tecnología en unas 80 fuentes de alta energía en el bulbo galáctico. “La mayoría de estas fuentes son estrellas binarias de rayos X [que emiten intensamente en rayos X], dice Kuulkers.

Los sistemas binarios de rayos x están integrados por dos estrellas en órbita una en torno a la otra. Una de las dos es relativamente normal; la otra es una estrella colapsada, como una enana blanca, una estrella de neutrones o incluso un agujero negro. Si las estrellas están lo bastante próximas entre sí, el tirón gravitatorio de la estrella colapsada puede extraer material gaseoso de la estrella normal. A medida que este gas se aproxima a la estrella colapsada, orbitándola, también se calienta a más de un millón de grados centígrados, y eso hace que emita en rayos x y gamma. La cantidad de gas que cae de una estrella a otra determina el brillo de la emisión en rayos X y gamma.
De acuerdo con las observaciones de Integral en Abril de 2006, la emisión de alta energía de una decena de las fuentes más próximas al centro galáctico se debilitó temporalmente. Kuulkers excluye la posibilidad de que una misteriosa fuerza externa esté actuando sobre estos objetos, haciéndoles permanecer en calma. “Todas las fuentes son variables y ha sido sólo pura suerte, o casualidad, el que se hayan ‘apagado’ durante esa observación”, dice con una sonrisa.

Este debilitamiento afortunado permite a los astrónomos establecer nuevos límites sobre cuánto pueden debilitarse estos sistemas binarios de rayos X. También permite llevar a cabo investigaciones nuevas con los datos.

“Cuando estas fuentes, por lo general brillantes, se debilitan podemos buscar fuentes aún más débiles”, dice Kuulkers. Estas otras fuentes podrían ser otras binarias de rayos x, o también radiación de alta energía procedente de la interacción de nubes moleculares gigantes con supernovas. También existe la posibilidad de detectar la débil radiación de alta energía procedente del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

El programa de observación del centro galáctico con Integral proseguirá durante todo este año. Los datos son puestos a disposición de la comunidad científica internacional apenas uno o dos días después de haber sido obtenidos. Los astrónomos acceden a ellos a través de una página específica en Internet, a cargo del Centro de Datos Científicos de Integral (IDSC) en Ginebra, Suiza. Así, cualquier interesado en fuentes concretas puede mantenerse al tanto de cambios interesantes, y hacer observaciones de seguimiento con otros telescopios.

Nota a los editores

El artículo que explica este hallazgo ha sido aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics, bajo el título: “The INTEGRAL Galactic bulge monitoring program: the first 1.5 years”, por E.Kuulkers y otros.

Este set de imágenes del Observatorio de rayos x Chandra muestra evidencia de un eco de luz generado por el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, conocido como Sagittarius A.
Vía Chandra

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Astronomía

Los astrónomos creen que una masa equivalente al planeta Mercurio fue devorada por el agujero negro hace unos 50 años, causando una erupción de rayos x que se reflejó en las nubes de gas cercanas a Saggitarius A.
La imagen muestra una vista del Chandra del centro de la Vía Láctea, en la que se marca el agujero negro. Las imágenes pequeñas muestra acercamientos de las regiones marcadas con elipses. Claros cambios en las formas y brillo de las nubes de gas son vistas entre las tres diferentes observaciones en 2002, 2004 y 2005. Este comportamiento está de acuerdo con las predicciones teóricas de los ecos de luz producidos por Saggitarius A.
Los primeros rayos X de las erupciones habrían llegado a la Tierra hace 50 años, antes de que los observatorios de rayos X fueran colocados para su observación, los rayos X reflejados tomaron un camino más largo y arribaron a tiempo para ser grabados por Chandra.

Las nubes de gas en la imagen están brillando por un proceso llamado fluorescencia. El hierro en estas nubes ha sido bombardeado por rayos X de una fuente que tuvo una erupción en el pasado o bien por electrones muy energéticos. Los electrones o fotones colisionaron con los átomos del hierro, despidiendo electrones cercanos al núcleo causando que los electrones más lejanos llenaran ese espacio, emitiendo rayos X en el proceso.

Sin embargo, la detección de variabilidad en estas fluorescencias de las nubes de gas descarta la posibilidad de que fueran bombardeados por electrones energéticos. Asimismo se descartan otras explicaciones sobre la emisión de rayos X, incluyendo la posibilidad de que las nubes de gas sean remanentes de estrellas explotadas o que el eco de luz no haya venido de Saggitarius A sino de una estrella de neutrones o de un agujero negro quitando materia de una binaria compañera

LONDRES.- Un equipo de científicos ha descubierto un pequeño agujero negro en el interior de uno de los llamados cúmulos globulares, conglomerados de estrellas atraídas por su gravedad recíproca.

Thomas J. Maccarone, de la Universidad de Southampton (Reino Unido), y otros colegas de varias universidades norteamericanas han comunicado en la página de Internet de la revista ‘Nature’ el descubrimiento de un agujero negro, de una masa varias veces superior a la del Sol, en la galaxia elíptica NGC 4472 del cúmulo de Virgo.

El hallazgo es importante, señala esa revista científica, porque los astrónomos llevan años debatiendo si los agujeros negros pueden existir en el interior de los cúmulos globulares.

Muchos expertos lo descartaban con el argumento de que serían expulsados como consecuencia de las interacciones de las fuerzas de gravedad de los astros, mientras que otros creían, por el contrario, que los procesos dinámicos en las regiones más densas de los cúmulos podían producir agujeros negros equivalentes a mil masas solares

Científicos usando datos de NASA están estudiando una nueva clase de explosión cósmica llamada “hybrid gamma-ray burst”, es decir, explosión híbrida de rayos gama.
No está claro qué clase de objetos explotan o se funden para crear estos nuevos agujeros negros.
Vía NASA

La explosión híbrida exhibe propiedades de las dos clases conocidas de explosiones gama.
El satélite Swift de la NASA descubrió la explosión el 14 de junio. Desde entonces, más de una docena de telescopios, incluyendo el Hubble y grandes observatorios en tierra han estudiado la explosión.

“Tenemos mucha información de este evento, se le ha dedicado mucho tiempo de observación, y no podemos descibrar qué explotó”, dijo Neil Gehrels del centro espacial Goddard en Greenbelt, autor líder en uno de los cuatro reportes que aparecerán esta semana en Nature. “Toda la información parece apuntar a una nueva pero quizás no tan incomún explosión cósmica”

Con la información acumulada hasta ahora, los astrónomos clasificaban estos potentísimos fogonazos en dos tipos: los largos y los cortos, diferenciados por la barrera de dos segundos de duración y porque los cortos son más energéticos aún que los largos. La explicación de esta diferencia estaría en su origen: los GRB largos se originarían por la explosión de una estrella supermasiva progenitora que colapsa y se convierte en una brillante supernova; y los cortos se producirían en la fusión de dos agujeros negros o estrellas de neutrones.

La explosión híbrida, llamada GRB 060614 (GRB por Gamma Ray Burst) se originó en una galaxia a 1.6 mil millones de años luz en la constelación Indus. Su duración fue de 102 segundos, ubicándola como una explosión larga.

El problema ha surgido ahora con dos GRB que se detectaron en mayo y en junio de este año, llamados GRB 060505 y GRB 060614. Los dos fueron largos, de cuatro segundos uno y de 102 segundos el otro, y se localizaron a 1.000 millones de años luz y a 1.600 millones de años luz respectivamente. Tras ser detectados por el telescopio Swift de la NASA, varios equipos de astrónomos vigilaron los puntos correspondientes en el cielo a la espera de la supernova que en ambos casos debía aparecer. No la vieron ni en el GRB de mayo ni en el de junio, pese a utilizar los más potentes telescopios del mundo como los VLT europeos (en Chile), los Keck estadounidenses (en Hawai) o el Hubble en órbita.

Hoy presentan los resultados de sus observaciones de GRB 060505 y GRB 060614 en cuatro artículos en la revista Nature y reconocen su desconcierto al intentar explicar qué los causó, porque tienen características de los estallidos cortos pero son largos. “Algún proceso desconocido tiene que estar actuando, del cual no tenemos por ahora ninguna pista”, dice Massimo della Valle, del Observatorio Astrofísico de Arcetri (Italia). “O es un nuevo tipo de fusión capaz de producir estallidos largos, o un nuevo tipo de explosión estelar en que la materia no puede escapar del agujero negro creado”.

Una investigación de astrónomos británicos, publicada el 7/12/06 en Nature, revela que los procesos en agujeros negros de todos los tamaños son iguales.
Vía Eurekalert.com

El Profesor Ian McHardy, de la University of Southampton, lideró el equipo de investigación cuyos resultados se publicaron el día 7 del corriente (junto con sus colegas Drs Elmar Koerding y Christian Knigge y Professor Rob Fender, y Dr Phil Uttley, de la University of Amsterdam). Sus observaciones fueron hechas usando datos del NASA’s Rossi X-ray Timing Explorer y el observatorio de rayos x, XMM Newton.

McHardy comentó que al estudiar la manera en que la emisión de rayos x de los sistemas de agujeros negros varía, encontraron que la acreción o proceso de “engullida” -cuando los agujeros negros están trayendo hacia sí materia de sus alrededores- es la misma en agujeros de todos los tamaños y que los AGN (Active Galactic Nuclei o núcleos galácticos activos) son como agujeros negros de escala galáctica. También encontraron que la variación de las emisiones de rayos X está correlacionada con el ancho de las líneas de emisión de los sistemas de agujeros negros.

Estas observaciones tienen importancia en nuestro entendimiento de los diferentes tipos de AGN, al clasificarlos según la anchura de sus líneas de emisión.

La investigación muestra que la escala de tiempo característica cambia en forma lineal con la masa del agujero negro, pero inversamente con la tasa de acreción. El equipo argumenta que si se midieran ambas variables (escala de tiempo y tasa de acreción) se podría -con esta simple relación- determinar las masas de estas criaturas estelares donde otros métodos son muy dificultosos, por ejemplo en AGN oscuros.

Según McHardy, la acreción de materia en un agujero negro produce fuertes emisiones de rayos x desde muy cerca del mismo agujero. Por lo que, estudiando la manera en que estos rayos varían su emisión (la curva de luz de rayos x) provee una buena manera de entender su comportamiento.