Astronomía

Agujeros negros de tamaño mediano

Agujeros negros de tamaño mediano



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Durante muchos años, la existencia de agujeros negros de tamaño mediano (IMBH) ha eludido a los científicos. Se han encontrado BH de varias veces la masa de nuestro sol, así como SMBH con millones de masas solares. La masa de SMBH y las pequeñas crece con el tiempo, a medida que la materia se transfiere al disco de acreción y luego se absorbe o se fusiona. Citando un artículo de 2018:

Aunque se han identificado muchos candidatos de IMBH, ninguno se acepta como definitivo; por tanto, todavía se debate su propia existencia.

Mi pregunta es: si sabemos que BH crece, ¿dónde están los Black Holes de tamaño mediano? ¿Por qué los pequeños son más fáciles de detectar que los medianos? ¿Por qué se debate sobre su mera existencia?


Nature Astronomy: Center for Relativistic Astrophysics Cover Story es una guía para descubrir agujeros negros de tamaño mediano

Como si los agujeros negros no estuvieran envueltos en suficiente misterio, una pregunta en particular desconcierta a los científicos: ¿Dónde están todas las versiones de tamaño mediano de este fenómeno celeste?

Un nuevo estudio de miembros del Georgia Tech Center for Relativistic Astrophysics sienta las bases de cómo los científicos podrían encontrar esos escurridizos agujeros negros, y es la historia de portada de la edición de marzo de 2020 de Astronomía de la naturaleza.

“Observamos las interacciones (de los agujeros negros) a muchas escalas, desde un poco más grande que nuestro sol hasta millones de veces más grande que nuestro sol”, dice Deirdre Shoemaker, directora de la CRA y profesora de la Facultad de Física. "Pero no hemos observado agujeros negros entre esos extremos".

El coautor del estudio de Shoemaker, Karan Jani, miembro de la CRA, es astrofísico y becario postdoctoral GRAVITY en la Universidad de Vanderbilt. Recibió su Ph.D. en física de Georgia Tech en 2017. Jani explica por qué los investigadores quieren resolver el misterio de los agujeros negros medianos.

“Los agujeros negros por sí mismos son muy misteriosos, pero los agujeros negros de masa intermedia son aún más extraños”, dice. “No sabemos realmente cómo nuestro universo puede producir estos agujeros negros. Algunas teorías sugieren que esos agujeros negros podrían ser restos de las primeras estrellas nacidas en nuestro universo. Por lo tanto, encontrarlos es una pista crucial sobre el entorno temprano y el crecimiento de nuestro universo ".

Interferómetro láser Observatorio de ondas gravitacionales Colaboración científica

Jani y Shoemaker son miembros de la Colaboración Científica del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO), que involucra a científicos de todo el mundo que ayudan en la búsqueda de evidencia de ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo causadas por las colisiones de agujeros negros o estrellas de neutrones. En septiembre de 2015, LIGO hizo historia cuando sus detectores terrestres en el estado de Washington y Luisiana observaron directamente ondas gravitacionales que emanan de una colisión de un agujero negro a 1,3 millones de años luz de distancia. Los científicos responsables de la idea detrás de LIGO fueron recompensados ​​en 2017 con el Premio Nobel de Física.

Centro de tecnología de Georgia para la astrofísica relativista

Shoemaker, miembro fundador de la CRA cuando se estableció en 2008, dice que el esfuerzo fue una gran parte de lo que han sido 12 años llenos de acontecimientos en el Centro.

“Nuestros miembros se han involucrado en descubrimientos profundos como los realizados por LIGO”, dice ella. “Hemos pasado de cuatro profesores en 2008 a nueve en 2020. Hemos celebrado bebés, matrimonios, nuevos trabajos, luchado contra enfermedades y mucho más. Nos hemos convertido en miembros de la Sociedad Estadounidense de Física y hemos ganado premios ".

Shoemaker dice que el futuro de la CRA se centrará en desarrollar un programa de licenciatura en astrofísica y desarrollar su nueva iniciativa de investigación con los cursos de Ciencias espaciales y planetarias dentro de la Facultad de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas.

Astronomía multibanda, ondas gravitacionales

El estudio de Shoemaker y Jani proporciona una guía, a través de modelos de ondas gravitacionales de última generación y simulaciones por computadora, sobre cómo los científicos podrían descubrir agujeros negros de masa intermedia. Un factor clave en esa búsqueda es el desarrollo continuo de la astronomía multibanda, que combina la detección de ondas gravitacionales terrestres y las sondas espaciales propuestas como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA).

“Con los telescopios tradicionales, simplemente no hay forma de saber cuántos de esos agujeros negros existen”, dice Jani. “Como mostramos en nuestro artículo, con la nueva era de los telescopios de ondas gravitacionales, podemos estudiar una gran variedad de agujeros negros de masa intermedia prácticamente en todo el universo.

“Las ondas gravitacionales multibanda son el próximo gran capítulo de la astronomía y cosmología modernas. ¡Imagínese escuchar solo unas pocas líneas de las canciones, que ya ha demostrado ser una revolución, y luego descubrir que es parte de un musical de cinco años! Eso es lo que ganaremos al tener diferentes bandas de telescopios de ondas gravitacionales en tierra y en el espacio. Como mostramos en nuestro estudio, existe una población de agujeros negros cuyas observaciones multibanda proporcionarán las pruebas más sólidas de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein ".

Medios relacionados

Nature Astronomy, marzo de 2020

Portada de marzo de 2020 de Nature Astronomy.

Deirdre Shoemaker, directora del Centro de Astrofísica Relativista y profesora de la Facultad de Física.

Karan Jani (Ph.D. Georgia Tech ‘17), profesora de la Universidad de Vanderbilt y miembro del Centro de Astrofísica Relativista. Foto: Universidad de Vanderbilt

Simulación de agujeros negros binarios

LIGO en Hanford, Washington

Para mas informacion contacte

Renay San Miguel
Comunicaciones
Facultad de Ciencias
Instituto de Tecnología de Georgia


Hay mucho que no sabemos sobre los agujeros negros. Por ejemplo, ¿qué sucede en el centro de un agujero negro? O, ¿cómo se forman los agujeros negros más grandes? ¿Y cómo coexisten estos agujeros negros gigantes y sus galaxias anfitrionas?

Pero esto está claro: no querrás ver uno de cerca. El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA observa los rayos X del material que cae en un agujero negro a medida que se calienta a millones de grados y la gravedad es suficiente para separar a un transeúnte desafortunado en un proceso conocido como "espaguetificación".

Todos los agujeros negros que conocemos son unas pocas veces más masivos que el Sol, o supermasivos, de millones a miles de millones de veces más masivos que el Sol. Curiosamente, no hemos encontrado ningún agujero negro de tamaño mediano confirmado. El agujero negro supermasivo más cercano, conocido como Sagittarius A * (pronunciado Sagittarius A-star) tiene aproximadamente cuatro millones de veces la masa del sol. Es un monstruo que acecha en el centro de la Vía Láctea y ha sido observado desgarrando y devorando estrellas que se acercan demasiado. El agujero negro en el centro de la galaxia M87 es incluso más grande, miles de millones de veces más masivo que el Sol.

Los agujeros negros en sí mismos son fundamentalmente invisibles. No hay forma de traer luz desde más allá del horizonte de eventos, el punto en el que la luz misma se pierde irrecuperablemente por la gravedad del objeto. La única forma que conocemos de su existencia es observando sus efectos sobre la luz y otros objetos. Pero estamos trabajando en una solución para ver hasta el horizonte de eventos.

El Event Horizon Telescope es un telescopio virtual del tamaño de la Tierra llamado "interferómetro", creado conectando radiotelescopios de todo el mundo. Esta línea de base larga nos permite hacer imágenes de ultra alta resolución del horizonte de eventos, comparables a contar hoyuelos individuales en una pelota de golf en Los Ángeles desde Nueva York. Utilizando el poder del Event Horizon Telescope, capturamos la primera imagen de materia girando alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia cercana M87, y estamos trabajando para hacer lo mismo con el agujero negro en el centro de la Vía Láctea.

La primera imagen de un agujero negro en la historia de la humanidad, capturada por el Event Horizon Telescope, que muestra la luz emitida por la materia mientras se arremolina bajo la influencia de la intensa gravedad. Este agujero negro tiene 6.500 millones de veces la masa del Sol y reside en el centro de la galaxia M87.


Los astrónomos descubren una clase de agujeros negros de tamaño mediano

Es la variedad de agujeros negros Ricitos de Oro: ni demasiado grandes ni demasiado pequeños.

La nueva fuente HLX-1, el objeto azul claro en la parte superior izquierda del bulbo galáctico, es el embajador de una nueva clase de agujeros negros, más de 500 veces la masa del Sol. Se encuentra en la periferia de la galaxia espiral de canto ESO 243-49, a unos 290 millones de años luz de la Tierra.

El descubrimiento, dirigido por Sean Farrell en Gran Bretaña & # 8217s Universidad de Leicester, aparece hoy en la revista. Naturaleza.

Hasta ahora, los agujeros negros identificados han sido supermasivos (de varios millones a varios miles de millones de veces la masa del Sol) en el centro de las galaxias, o del tamaño de una estrella típica (entre tres y 20 masas solares).

El nuevo descubrimiento es la primera evidencia sólida de una nueva clase de agujeros negros de tamaño mediano y se realizó utilizando el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. En el momento del descubrimiento, Farrell y su equipo trabajaban en el Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements en Francia.

Un agujero negro es un remanente de una estrella colapsada con un campo gravitacional tan poderoso que absorbe toda la luz que pasa cerca de él y no refleja nada.

"Si bien se acepta ampliamente que los agujeros negros de masa estelar se crean durante la agonía de las estrellas masivas, todavía se desconoce cómo se forman los agujeros negros supermasivos", dijo Farrell.

Los astrofísicos habían creído durante mucho tiempo que podría haber una tercera clase intermedia de agujeros negros, con masas entre cien y varios cientos de miles de veces la del Sol. Sin embargo, estos agujeros negros no se habían detectado de forma fiable hasta ahora.

Una teoría sugiere que los agujeros negros supermasivos pueden formarse por la fusión de varios agujeros negros de masa intermedia, dijo Farrell.

& # 8220 Para ratificar tal teoría, sin embargo, primero debe probar la existencia de agujeros negros intermedios. Esta es la mejor detección hasta la fecha de tan buscados agujeros negros de masa intermedia. & # 8221

Usando observaciones de XMM-Newton realizadas en 2004 y 2008, el equipo mostró que HLX-1 mostraba una variación en su firma de rayos X. Esto indicó que debe ser un solo objeto y no un grupo de muchas fuentes más débiles. El enorme resplandor observado solo puede explicarse si HLX-1 contiene un agujero negro de más de 500 veces la masa del Sol. Los autores dicen que ninguna otra explicación física puede explicar los datos.

Leyenda de la imagen principal: Impresión del artista # 8217 de HLX-1 en la periferia de la galaxia espiral de borde ESO 243-49. Crédito: Heidi Sagerud.


El eslabón perdido: ¿Dónde están los agujeros negros de tamaño mediano?

Durante décadas, mientras que los astrónomos han detectado agujeros negros iguales en masa a unos pocos soles o millones de soles, los agujeros negros de eslabón perdido intermedios han eludido el descubrimiento. Ahora, un nuevo estudio sugiere que tales agujeros negros de masa intermedia pueden no existir en el universo moderno debido a la velocidad a la que crecen los agujeros negros.

Los científicos piensan que los agujeros negros de masa estelar & # 8212 hasta unas pocas veces la masa del sol & # 8212 se forman cuando las estrellas gigantes mueren y colapsan sobre sí mismas. A lo largo de los años, los astrónomos han detectado una serie de agujeros negros de masa estelar en el universo cercano y, en 2010, los investigadores detectaron el primer agujero negro de este tipo fuera del cúmulo local de galaxias cercanas conocido como Grupo Local.

Por más grandes que parezcan los agujeros negros de masa estelar, son diminutos en comparación con los llamados agujeros negros supermasivos que tienen de millones a miles de millones de veces la masa del sol, que forman los corazones de la mayoría, si no todas, las galaxias grandes. . Los agujeros negros supermasivos más antiguos encontrados hasta la fecha incluyen uno encontrado en 2015 & # 8212 con una masa de aproximadamente 12 mil millones de masas solares & # 8212 que existía cuando el universo tenía solo unos 875 millones de años. Este hallazgo y otros sugieren que muchos agujeros negros nacieron en los albores del tiempo, cuando el universo era más pequeño y la materia estaba más concentrada, lo que facilita su formación y crecimiento. [Sin escapatoria: Sumérgete en un agujero negro (infografía)]

Mucho sigue siendo incierto acerca de cómo los agujeros negros alcanzan una circunferencia supermasiva e influyen en el universo que los rodea. Como tal, los astrónomos quieren analizar agujeros negros de masa intermedia de alrededor de 100 a 10,000 masas solares que esperan que sirvan como etapas intermedias entre los agujeros negros de masa estelar y supermasivos.

Sin embargo, aunque los astrónomos han descubierto una serie de posibles agujeros negros de masa intermedia, la evidencia sigue sin ser concluyente, dijeron los astrofísicos Tal Alexander en el Instituto de Ciencias Weizmann en Rehovot, Israel, y Ben Bar-Or en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton. New Jersey.

Ahora, estos investigadores sugieren que la escasez de estos eslabones perdidos puede deberse a la velocidad a la que pueden crecer los agujeros negros. Detallaron sus hallazgos en línea el 19 de junio en la revista Nature Astronomy.

En los últimos años, los científicos han descubierto una docena de casos de agujeros negros devorando estrellas. Si los agujeros negros crecieran únicamente consumiendo estrellas y objetos densos y compactos como enanas blancas y estrellas de neutrones en lugar de, digamos, nubes gigantes de gas o materia oscura, los investigadores estimaron que los agujeros negros seguirían creciendo a la velocidad relativamente constante de un solar. masa por 10.000 años. (Si pudieran comer gas o materia oscura, podrían crecer aún más rápido, pero los datos sobre tales materiales en el universo temprano son más cuestionables).

Aunque una masa solar cada 10,000 años puede no parecer especialmente rápida, significa que incluso un agujero negro de masa estelar podría crecer completamente más allá de la etapa de masa intermedia después de 10 mil millones de años. En comparación, el universo tiene aproximadamente 13.800 millones de años.

Estos hallazgos sugieren que las semillas de los agujeros negros supermasivos "se crearon bastante temprano en las galaxias, cuando las cosas eran más densas", dijo Bar-Or a Space.com. Estas semillas ya excedieron la etapa de masa intermedia en aproximadamente 1,6 mil millones a 2,2 mil millones de años después del Big Bang & # 8212 & # 34 algunos o incluso la mayoría de los agujeros negros pueden haber pasado el umbral de masa del agujero negro supermasivo incluso antes, & # 34 Alexander le dijo a Space.com.

Aunque los investigadores dijeron que hoy en día pueden existir agujeros negros de masa intermedia en áreas densas como los cúmulos globulares de estrellas, siguen siendo difíciles de identificar porque la luz producida por los objetos que caen en ellos no es espectacular, y hay otras objetos que pueden producirlo & # 34, dijo Alexander.

En cambio, "la forma definitiva de encontrar e identificar agujeros negros de masa intermedia no es mediante la emisión de luz, sino mediante la emisión de ondas gravitacionales", dijo Alexander. Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio y el tiempo de la tela, y la misión de la antena espacial de interferómetro láser evolucionado (ELISA) actualmente planificada para 2034 podría detectar ondas gravitacionales generadas cuando dos agujeros negros de masa intermedia se fusionan, dijo Alexander.


Los astrónomos buscan agujeros negros de tamaño mediano

Las manchas magentas en esta imagen muestran dos agujeros negros en la galaxia espiral llamada NGC 1313, o la galaxia Topsy Turvy. Ambos agujeros negros pertenecen a una clase llamada fuentes de rayos X ultraluminosos o ULX. Los datos de rayos X magenta provienen de la matriz telescópica espectroscópica nuclear n. ° 8217 de la NASA y se superponen en una imagen visible del Digital Sky Survey. Los ULX consisten en agujeros negros que acumulan o se alimentan activamente del material extraído de una estrella asociada. Los astrónomos están tratando de descubrir por qué los ULX brillan tan intensamente con los rayos X. Los nuevos datos de rayos X de alta energía de NuSTAR & # 8217 en NGC 1313 ayudaron a reducir las masas de los agujeros negros en los ULX: el agujero negro más cercano al centro de la galaxia es aproximadamente de 70 a 100 veces mayor que el de nuestro sol. El otro agujero negro es probablemente más pequeño, de unas 30 masas solares. La galaxia Topsy Turvy se encuentra a unos 13 millones de años luz de distancia en la constelación del Retículo. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / IRAP

En dos nuevos estudios, los astrónomos examinan los agujeros negros en la galaxia Circinus y la galaxia espiral NGC 1313, en busca de evidencia de agujeros negros de tamaño mediano.

Los agujeros negros pueden ser pequeños, con masas de sólo 10 veces la de nuestro sol o monstruosos, con el equivalente en masa hasta 10 mil millones de soles. ¿Los agujeros negros también son de tamaño mediano? La matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA, o NuSTAR, está ocupada examinando una clase de agujeros negros que pueden caer en la categoría propuesta de tamaño mediano.

& # 8220 Exactamente cómo se formarían los agujeros negros de tamaño intermedio sigue siendo un tema abierto & # 8221, dijo Dominic Walton del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. & # 8220Algunas teorías sugieren que podrían formarse en grupos de estrellas ricos y densos a través de fusiones repetidas, pero quedan muchas preguntas por responder. & # 8221

Los agujeros negros más grandes, denominados supermasivos, dominan los corazones de las galaxias. La inmensa gravedad de estos agujeros negros arrastra material hacia ellos, lo que obliga a que el material se caliente y libere poderosos rayos X. Pequeños agujeros negros salpican el resto del paisaje galáctico. Se forman bajo el aplastamiento de estrellas moribundas que colapsan y son más grandes que nuestro sol.

La evidencia de agujeros negros de tamaño mediano que se encuentran en algún lugar entre estos dos extremos podría provenir de objetos llamados fuentes de rayos X ultraluminosos o ULX. Estos son pares de objetos en los que un agujero negro se alimenta vorazmente de una estrella normal. El proceso de alimentación es algo similar a lo que sucede alrededor de los agujeros negros supermasivos, pero no es tan grande y desordenado. Además, los ULX se encuentran en todas las galaxias, no en los núcleos.

El brillo brillante de los rayos X que provienen de los ULX es demasiado grande para ser el producto de los típicos agujeros negros pequeños. Esta y otra evidencia indica que los objetos pueden tener una masa intermedia, con 100 a 10,000 veces la masa de nuestro sol. Alternativamente, una explicación puede estar en algún tipo de fenómeno exótico que involucre acreción extrema, o & # 8220feeding, & # 8221 de un agujero negro.

Las manchas magentas en esta imagen muestran dos agujeros negros en la galaxia espiral llamada NGC 1313, o la galaxia Topsy Turvy. Ambos agujeros negros pertenecen a una clase llamada fuentes de rayos X ultraluminosos o ULX. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / IRAP

NuSTAR se une a otros telescopios para observar más de cerca los ULX. Proporciona la primera mirada a estos objetos en rayos X enfocados de alta energía, lo que ayuda a obtener mejores estimaciones de sus masas y otras características.

En un nuevo artículo de Walton y sus colegas aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal, los astrónomos informan que encontraron por casualidad un ULX que antes había pasado desapercibido. Estudiaron el objeto, que se encuentra en la galaxia espiral Circinus a 13 millones de años luz de distancia, no solo con NuSTAR sino también con el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea # 8217. Los datos de archivo de los telescopios espaciales Chandra, Swift y Spitzer de la NASA y el satélite Suzaku # 8217 de la NASA también se utilizaron para estudios adicionales. & # 8220 Fuimos a la ciudad en este objeto, mirando una variedad de épocas y longitudes de onda, & # 8221, dijo Walton.

Los resultados indican que el agujero negro en cuestión tiene aproximadamente 100 veces la masa del sol, lo que lo coloca justo en el límite entre los agujeros negros pequeños y medianos.

En otro artículo aceptado del Astrophysical Journal, Matteo Bachetti del Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie y sus colegas observaron dos ULX en NGC 1313, una galaxia espiral conocida como & # 8220Topsy Turvy galaxy & # 8221, también a unos 13 millones de años luz. camino.

Estos se encuentran entre los ULX mejor estudiados que se conocen. Una sola visualización con NuSTAR mostró que los agujeros negros no encajaban con los modelos de agujeros negros de tamaño mediano. Como resultado, los investigadores ahora piensan que ambos ULX albergan pequeños agujeros negros de masa estelar. Se estima que uno de los objetos es grande para su categoría de tamaño, de 70 a 100 masas solares.

& # 8220Es posible que estos objetos sean ultraluminosos porque están acumulando material a un ritmo elevado y no por su tamaño, & # 8221, dijo Bachetti. & # 8220Si hay agujeros negros de masa intermedia, están haciendo un buen trabajo ocultándose de nosotros. & # 8221

NuSTAR es una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por la NASA & # 8217s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, para la NASA & # 8217s Science Mission Directorate en Washington. La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corporation, Dulles, Virginia. Su instrumento fue construido por un consorcio que incluye Caltech JPL, la Universidad de California, Berkeley Columbia University, New York NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, la Universidad Técnica Danesa en Dinamarca Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California ATK Aerospace Systems, Goleta, California, y con el apoyo del Science Data Center de la Agencia Espacial Italiana (ASI).

El centro de operaciones de la misión NuSTAR & # 8217 se encuentra en UC Berkeley, y el ASI proporciona su estación terrestre ecuatorial ubicada en Malindi, Kenia. El programa de alcance de la misión & # 8217s tiene su sede en la Universidad Estatal de Sonoma, Rohnert Park, California. El programa Explorador de NASA & # 8217s es administrado por Goddard. JPL es administrado por Caltech para la NASA.


Agujeros negros de tamaño mediano - Astronomía

Los agujeros negros son como cucarachas: una vez que encuentras uno o dos,
sabes que hay cientos, miles.
& # 8211 Joseph Dolan, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en una entrevista de radio para PBS Talk of the Nation, 19 de enero de 2001.


Un agujero negro aislado visto desde 1000 y 10 veces su radio de Schwarzschild

  • En general: Regiones del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar (la velocidad de escape es la velocidad de la luz). Estas regiones (¡pero no la materia caliente que las rodea!) Serán negras.
  • ¿La luz se ve afectada por la gravedad? No de acuerdo con la teoría de Newton, pero tenemos mucha evidencia (tanto de estrellas como de galaxias distantes) de que la gravedad causa la curvatura de la luz y el corrimiento al rojo. Para explicar esto, se necesita la teoría de la gravedad de Einstein, la relatividad general.
  • ¿Se puede realmente atrapar la luz? Sí La velocidad de escape aumenta si un cuerpo está comprimido y, en algún momento, se forma un horizonte de sucesos a su alrededor a una distancia llamada radio de Schwarzschild, una superficie imaginaria dentro de la cual todo está atrapado, incluida la luz misma. la esfera de fotones!

  • Colapso de estrellas: se cree que la mayoría de los agujeros negros son reliquias de estrellas muy masivas, cuyos núcleos por sí solos tienen más de 3 masas solares. Sus restos de supernova son demasiado masivos para convertirse en estrellas de neutrones y sufrir la forma definitiva de colapso gravitacional, posiblemente con un destello que puede ser observado.
  • ¿Qué tan masivos son? Dado que la estrella en explosión expulsa la mayor parte de su masa, estos agujeros negros `` pequeños '' probablemente no pesan más de 15 masas solares.
  • ¿Qué tan grandes son? Por lo general, unas pocas millas de diámetro, dependiendo de su masa (si el Sol pudiera convertirse en un agujero negro, su radio de Schwarzschild sería de 3 km, ¡y para la Tierra sería de 1 cm!).

Otros tipos de agujeros negros

  • Cómo pueden diferir: solo por su masa, velocidad de rotación y carga eléctrica, si tienen una. Todas las demás características que puedan haber tenido están aplastadas o escondidas en el interior.
  • ¿Pequeños agujeros negros? Los "primordiales" podrían haberse formado en el universo muy temprano, y en ese caso pueden o no estar todavía alrededor (los pequeños agujeros negros se evaporan rápidamente).
  • Agujeros negros de tamaño mediano: Cientos o miles de masas solares. Pueden formarse dentro de cúmulos estelares (posiblemente se hayan visto dos en los centros de cúmulos globulares).
  • Agujeros negros supermasivos: en los núcleos de la mayoría de las galaxias, con hasta miles de millones de masas solares, formados a partir de un amontonamiento de materia y estrellas. Recién estamos comenzando a comprender su papel en la evolución de las galaxias.

¿Qué efectos tiene un agujero negro?

  • En objetos cercanos: fuera del horizonte de sucesos, su gravedad es como la de una estrella, solo que más fuerte y ndashit no se extiende y te chupa como una aspiradora. Pero produce casos extremos de mareas (cuanto más pequeño es el agujero negro, más fuerte es el estiramiento y la compresión) y una aparente desaceleración de todo el movimiento.
  • Sobre la materia y el espacio circundantes: el disco de acreción se calienta y emite radiación (rayos X, luz visible), así como chorros de materia (y las ondas de radio que lo acompañan). Estos pueden verse y también pueden tener efectos de largo alcance en un galaxy Si el agujero negro gira, también arrastra el espacio en su rotación.
  • Dentro del agujero negro: no hay retorno después de que se cruza el horizonte Nuestra teoría actual predice que hay una singularidad en el interior.

¿Hemos visto realmente agujeros negros?

  • El principal problema: los agujeros negros no se pueden ver directamente Tenemos que confiar en poder ver sus efectos en una estrella compañera o un disco de materia.
  • Pequeño: conocemos unas pocas docenas de agujeros negros estelares en binarios en nuestra galaxia, como Cygnus X-1 (a partir de sus masas y tamaños estimados), y 20 en M31.
  • De tamaño medio: algunos cúmulos globulares (Omega Cen o NGC 5139, M15 y G1) pueden tener agujeros negros con miles de masas solares en sus centros.
  • Supermasivo: sabemos sin lugar a dudas que el núcleo de nuestra galaxia es un agujero negro supermasivo, y es probable que los núcleos de la mayoría o de todas las galaxias sean agujeros negros, con masas de millones de masas solares o más (dependiendo del tamaño de la galaxia). ) Conocemos muchos ejemplos, incluida una galaxia con dos agujeros negros supermasivos.
  • Formación de agujeros negros masivos: ¿La mayoría de ellos se formaron gradualmente, pasando por tamaños más pequeños, o por un colapso repentino de material, como en las fusiones de galaxias?
  • Radiación de los agujeros negros: Los agujeros negros en principio pueden emitir partículas y radiación, como si tuvieran temperatura, arrancándolos del vacío circundante, como dijo Stephen Hawking, `` Dado que los agujeros negros se comportan como cuerpos negros, no son negros ''.
  • ¿Podemos ver esto? La radiación es significativa solo para los agujeros negros diminutos, pero la gente de SETI está buscando ondas de radio de los de tamaño regular.

Confinamiento al Agujero Negro. reservado para casos de borrachera, disturbios, violencia o insolencia hacia los superiores.
& # 8211 Reglamento del ejército británico (1844)


¿Qué es más poderoso que un agujero negro supermasivo? Un agujero negro supermasivo que gira hacia atrás.

Los agujeros negros supermasivos que tienen un giro retrógrado podrían producir chorros de gas más feroces, sugiere una nueva teoría.

Los agujeros negros parecen desafiar nuestra comprensión y ser contrarios al entendimiento convencional, por lo que tal vez no sea del todo sorprendente que encontrar que los agujeros negros supermasivos que tienen un giro retrógrado o hacia atrás pueda ser más poderoso y producir chorros de gas más feroces. Si bien este nuevo hallazgo va en contra de lo que los astrónomos habían pensado durante décadas, también ayuda a resolver el misterio de por qué algunos agujeros negros no tienen chorros.

Chorros de gran alcance salen de los discos de acreción que giran alrededor de muchos agujeros negros supermasivos. Los agujeros negros pueden girar en la misma dirección que los discos, llamados agujeros negros progrados, o contra el flujo, los agujeros negros retrógrados. Durante décadas, los astrónomos pensaron que cuanto más rápido giraba el agujero negro, más poderoso era el chorro. Pero hubo problemas con este modelo de "paradigma de giro". Por ejemplo, se han encontrado algunos agujeros negros progrados sin chorros.

El astrofísico teórico David Garofalo y sus colegas han estado estudiando el movimiento de los agujeros negros durante años, y en artículos anteriores, propusieron que los agujeros negros atrasados ​​o retrógrados arrojan los chorros más poderosos, mientras que los agujeros negros progrados tienen chorros más débiles o nulos. .

Su nuevo estudio vincula su teoría con observaciones de galaxias a lo largo del tiempo o a diferentes distancias de la Tierra. Observaron galaxias "radio-ruidosas" con chorros y galaxias "radio silenciosas" con chorros débiles o sin chorros. El término "radio" proviene del hecho de que estos chorros en particular disparan rayos de luz principalmente en forma de ondas de radio.

Los resultados mostraron que las galaxias radio-ruidosas más distantes están alimentadas por agujeros negros retrógrados, mientras que los objetos radio-silenciosos relativamente más cercanos tienen agujeros negros progrados. Según el equipo, los agujeros negros supermasivos evolucionan con el tiempo de un estado retrógrado a uno progrado.

"Este nuevo modelo también resuelve una paradoja en el viejo paradigma de espín", dijo David Meier, un astrofísico teórico del JPL que no participó en el estudio. "Ahora todo encaja perfectamente en su lugar".

Los científicos dicen que los agujeros negros hacia atrás disparan chorros más poderosos porque hay más espacio entre el agujero negro y el borde interior del disco en órbita. Esta brecha proporciona más espacio para la acumulación de campos magnéticos, que alimentan los chorros, una idea conocida como la conjetura de Reynold en honor al astrofísico teórico Chris Reynolds de la Universidad de Maryland, College Park.

"Si te imaginas a ti mismo tratando de acercarte a un ventilador, puedes imaginar que moviéndote en la misma dirección de rotación que el ventilador facilitaría las cosas", dijo Garofalo. "El mismo principio se aplica a estos agujeros negros. El material que orbita alrededor de ellos en un disco se acercará más a los que giran en la misma dirección que a los que giran en la dirección opuesta".

Los chorros y los vientos juegan un papel clave en la configuración del destino de las galaxias. Algunas investigaciones muestran que los chorros pueden ralentizar e incluso prevenir la formación de estrellas no solo en una galaxia anfitriona, sino también en otras galaxias cercanas.

"Los chorros transportan enormes cantidades de energía a las afueras de las galaxias, desplazan grandes volúmenes de gas intergaláctico y actúan como agentes de retroalimentación entre el centro de la galaxia y el entorno a gran escala", dijo la miembro del equipo Rita M. Sambruna, de Goddard Space. Centro de vuelo. "Comprender su origen es de primordial interés en la astrofísica moderna".


Los astrónomos identifican un nuevo agujero negro de tamaño medio

Casi todos los agujeros negros tienen dos tamaños: agujeros negros de masa estelar que pesan hasta unas pocas docenas de veces la masa de nuestro sol o agujeros negros supermasivos que van desde un millón hasta varios miles de millones de veces la masa del sol. Los astrónomos creen que existen agujeros negros de tamaño mediano entre estos dos extremos, pero la evidencia ha sido difícil de conseguir, con aproximadamente media docena de candidatos descritos hasta ahora.

Un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de Maryland y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ha encontrado evidencia de un nuevo agujero negro de masa intermedia aproximadamente 5.000 veces la masa del sol. El descubrimiento agrega un candidato más a la lista de posibles agujeros negros de tamaño mediano, al tiempo que refuerza el caso de que estos objetos existen. El equipo informó sus hallazgos en la edición en línea del 21 de septiembre de 2015 de Cartas de revistas astrofísicas.

El resultado sigue a un hallazgo similar realizado por algunos de los mismos científicos, utilizando la misma técnica, publicado en agosto de 2014. Si bien el estudio anterior midió con precisión un agujero negro que pesa 400 veces la masa del sol utilizando datos de la radiografía Rossi de la NASA Satélite Timing Explorer (RXTE), el estudio actual utilizó datos del satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea.

“Este resultado apoya la idea de que los agujeros negros existen en todas las escalas de tamaño. When you describe something for the first time, there is always some doubt,” said lead author Dheeraj Pasham, a postdoctoral associate at the Joint Space-Science Institute, a research partnership between UMD’s Departments of Astronomy and Physics and NASA Goddard. “Identifying a second candidate with a different instrument puts weight behind both findings and gives us confidence in our technique.”

The new intermediate-mass black hole candidate, known as NGC1313X-1, is classified as an ultraluminous X-ray source, and as such is among the brightest X-ray sources in the nearby universe. It has proven hard to explain exactly why ultraluminous X-ray sources are so bright, however. Some astronomers suspect that they are intermediate-mass black holes actively drawing in matter, producing massive amounts of friction and X-ray radiation in the process.

Against this backdrop of haphazard X-ray fireworks created by NGC1313X-1, Pasham and his colleagues identified two repeating flares, each flashing at an unusually steady frequency. One flashed about 27.6 times per minute and the other about 17.4 times per minute. Comparing these two rates yields a nearly perfect 3:2 ratio. Pasham and his colleagues also found this 3:2 ratio in M82X-1, the black hole they identified in August 2014, although the overall frequency of flashing was much higher in M82X-1.

Although astronomers are not yet sure what causes these steady flashes, the presence of a clockwork 3:2 ratio appears to be a common feature of stellar mass black holes and possibly intermediate-mass black holes as well. The flashes are most likely caused by activity close to the black hole, where extreme gravity keeps all surrounding matter on a very tight leash, Pasham said.

The 3:2 ratios can also provide an accurate measure of a black hole’s mass. Smaller black holes will flash at a higher frequency, while larger black holes will flash less often.

“To make an analogy with acoustic instruments, if we imagine that stellar mass black holes are the violin and supermassive black holes are the double bass, then intermediate-mass black holes are the violoncello," said co-author Francesco Tombesi, an assistant research scientist in UMD’s Department of Astronomy who has a joint appointment at NASA Goddard via the Center for Research and Exploration in Space Science and Technology.

Pasham and Tombesi hope that identifying ultraluminous X-ray sources that exhibit the key 3:2 flashing ratio will yield many more intermediate-mass black hole candidates in the near future.

“Our method is purely empirical, it’s not reliant on models. That’s why it’s so strong,” Pasham explained. “We don’t know what causes these oscillations, but they appear to be reliable, at least in stellar mass black holes.”

NASA plans to launch a new X-ray telescope, the Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), in 2016. Pasham has already identified several potential intermediate-mass black hole candidates that he hopes to explore with NICER.

“Observing time is at a premium, so you need to build a case with an established method and a list of candidates the method can apply to,” Pasham explained. “With this result, we are in a good position to move forward and make more exciting discoveries.”

In addition to Pasham and Tombesi, UMD-affiliated co-authors include Astronomy Adjunct Assistant Professor Bradley Cenko and Astronomy Professor Richard Mushotzky.

The research paper, “Evidence for High-Frequency QPOs with a 3:2 Frequency Ratio from a 5000 Solar Mass Black Hole,” Dheeraj Pasham, Bradley Cenko, Abderahmen Zoghbi, Richard F. Mushotzky, Jon Miller and Francesco Tombesi, was published online September 21, 2015 in the journal Cartas de revistas astrofísicas.

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Astronomers detect super-rare type of black hole for the first time

Scientists have detected what they believe to be the most powerful, most massive, most distant merger of two black holes in the history of the universe, releasing the energy of eight suns. And from that event, they've detected something even more special &mdash a super-rare type of black hole .

The result of the collision is an "intermediate-mass" black hole, with a mass between 100 and 1,000 times that of the sun. It's the first one that has ever been found, scientists said.

Some black holes, referred to as " stellar " are relatively small, up to 10 times the mass of the sun, forming when a star explodes and dies. Other black holes, called "supermassive," are unfathomably large, amounting to billions of times the mass of the sun, such as Sagittarius A* , at the center of the Milky Way.

This new black hole's "medium" size &mdash not too big, not too small &mdash makes it an anomaly.

Scientists believe two black holes , with masses about 85 and 66 times the mass of the sun, collided to produce a signal, in the most massive merger ever detected. The signal, called GW190521, appears to represent the exact moment the two black holes crashed into each other.

Researchers say the event created an even more massive black hole, about 142 times the mass of the sun. It also released a huge "bang" of leftover energy, equivalent to about eight solar masses, in the form of gravitational waves able to be detected on Earth.

Espacio y astronomía

An international team of scientists detected GW190521 on May 21, 2019, using the National Science Foundation's Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) interferometers in the U.S. and the Virgo detector in Italy. They published their findings in two papers Tuesday, Physical Review Letters and The Astrophysical Letters Journal.

"This doesn't look much like a chirp, which is what we typically detect," Virgo researcher Nelson Christensen, from the French National Centre for Scientific Research (CNRS), said in a press release. "This is more like something that goes 'bang,' and it's the most massive signal LIGO and Virgo have seen."

In black holes, gravity is so strong that no light can escape &mdash making them completely invisible. So, the gravitational waves they release are crucial to researching these types of events.

Artist's impression of binary black holes about to collide. Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

GW190521 is an extremely quick signal, lasting less than one-tenth of a second. It appears to be generated by a source dating back to when the universe was about half its age &mdash some 7 billion years ago &mdash making it one of the most distant gravitational wave sources ever detected.

But the detection of GW190521 seems to have left more questions than answers.

Not only is the resulting black hole from the collision the first of its kind to be detected, but scientists also suspect that the black holes that produced it are unique in their size. Most stellar-mass black holes form from collapsing stars, but in this case, the weight of one of the black holes means it should not have been able to be involved in such an event &mdash leading scientists to question how it came into existence.

"The fact that we're seeing a black hole in this mass gap will make a lot of astrophysicists scratch their heads and try to figure out how these black holes were made," Christensen said.

This artist's concept illustrates a hierarchical scheme for merging black holes. LIGO and Virgo recently observed a black hole merger with a final mass of 142 times that of the sun, making it the largest of its kind observed in gravitational waves to date. Scientists think that these black holes may have themselves formed from the earlier mergers of two smaller black holes, as indicated in the illustration. LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Scientists hypothesize the two original black holes formed from an even smaller black hole merger . In that case, four black holes danced around each other until they became two, and eventually one.

"This event opens more questions than it provides answers," said LIGO researcher Alan Weinstein, a physics professor at Caltech. "From the perspective of discovery and physics, it's a very exciting thing."

Scientists believe the gravitational waves were born from a binary merger. But they also entertain alternative possibilities &mdash maybe the waves were emitted by a collapsing star or a cosmic string just after the universe was created.

"Since we first turned on LIGO, everything we've observed with confidence has been a collision of black holes or neutron stars," Weinstein said. "This is the one event where our analysis allows the possibility that this event is not such a collision."

"Although this event is consistent with being from an exceptionally massive binary black hole merger, and alternative explanations are disfavored, it is pushing the boundaries of our confidence," Weinstein added. "And that potentially makes it extremely exciting. Because we have all been hoping for something new, something unexpected, that could challenge what we've learned already. This event has the potential for doing that."

First published on September 2, 2020 / 1:53 PM

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Sophie Lewis is a social media producer and trending writer for CBS News, focusing on space and climate change.


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