El agujero negro galáctico curva espacio-tiempo y parece un balón de fútbol

Published: Sun, 11 Feb 2024 14:50:39 GMT

Esta ilustración artística muestra una sección transversal de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea, que deforma el espaciotiempo hasta darle el aspecto de un balón de fútbol. (photo credit:NASA/CXC/M. Weiss)

¿Entrando en el espíritu del Super Bowl? Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, gira tan rápido que hace que el espacio-tiempo a su alrededor tenga forma de balón

El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea se está contagiando del espíritu del Super Bowl, distorsionando el espacio-tiempo a su alrededor hasta el punto de que ahora se asemeja a un balón de fútbol, según un estudio reciente.

Este nuevo estudio sobre el agujero negro supermasivo Sagitario A* fue dirigido por Ruth Daly de la Universidad Estatal de Pensilvania y fue posible gracias a los datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y la Red Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencias.

Los hallazgos fueron publicados en la revista académica revisada por pares Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Rotación del agujero negro: Cómo Sagitario A* distorsiona el espacio-tiempo

Puede parecer un artículo conveniente para relacionarse con el domingo del Super Bowl, pero aquí hay mucho más en juego.

Los agujeros negros son enormes concentraciones de gravedad tan poderosas que nada, ni siquiera la luz, puede escapar si tiene la desgracia de acercarse demasiado a su atracción gravitatoria.

Esta es la primera imagen de Sagitario A* (o Sgr A* para abreviar), el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia. Fue captada por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto que unió observatorios de radio de todo el planeta para formar un único telescopio virtual ”del ta (credit: EHT Collaboration/National Science Foundation/Handout via REUTERS)

Esta es la primera imagen de Sagitario A* (o Sgr A* para abreviar), el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia. Fue captada por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto que unió observatorios de radio de todo el planeta para formar un único telescopio virtual ”del ta (credit: EHT Collaboration/National Science Foundation/Handout via REUTERS)

Los agujeros negros supermasivos son versiones aún más grandes de los agujeros negros, y existe uno en el corazón de la mayoría de las galaxias. El agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A*, se encuentra en el centro de la galaxia, a unos 26,000 años luz de la Tierra.

Sin embargo, la masa es solo una parte de la historia con los agujeros negros. El otro factor que importa, especialmente para los científicos que intentan aprender más sobre ellos, es su giro, es decir, qué tan rápido giran sobre su eje.

Entonces, ¿a qué velocidad gira el agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra galaxia?

Esta es una pregunta difícil, ya que intentos anteriores de determinar su velocidad de giro arrojaron resultados muy diferentes, que van desde no girar en absoluto hasta acercarse a la velocidad máxima posible.

Ten en cuenta que hay un límite máximo establecido de qué tan rápido podría estar girando Sagitario A*. Esto se debe a que nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz.

Para tratar de responder esta pregunta de una vez por todas, los investigadores detrás del estudio intentaron un nuevo método: utilizar datos de rayos X y radio para estudiar cómo fluyen las cosas hacia y lejos del agujero negro. Lo hicieron estudiando las ondas de radio producidas por el giro del agujero negro y las emisiones de rayos X del disco de gas que lo rodea, teniendo en cuenta también la masa del agujero negro determinada por numerosos estudios anteriores. ¿Esa masa? Alrededor de 3.7-4.3 millones de masas solares, siendo una masa solar aproximadamente equivalente al peso del Sol y unas 333,000 veces la masa de la Tierra.

Lo que lograron descubrir es que su número de revoluciones completas por segundo, también conocida como su velocidad angular, es del 60% del valor máximo posible.

Para decirlo suavemente, eso es muy rápido. Pero esto va mucho más allá de simplemente un agujero negro de rápido giro. Como señaló Daly en un comunicado compartido por la NASA, tiene implicaciones de gran alcance.

Para entender por qué, es importante comprender dos cosas: qué atraen los agujeros negros cuando giran y qué terminan produciendo.

Cuando los agujeros negros giran, atraen todo lo que está a su alrededor. Esto no solo incluye materia típica, sino también el espacio tiempo, que es esencialmente las tres dimensiones del espacio y el tiempo. Estas cosas pueden terminar siendo aplastadas como resultado.

A pesar de que nada puede escapar de un agujero negro, el giro de un agujero negro es en realidad una fuente de energía, creando haces de materiales como chorros.

¿Cómo afecta esto a que se convierta en un balón de fútbol? Todo es cuestión de perspectiva literal.

Si bien no hay “arriba” ni “abajo” ni “lado” en el espacio, los chorros generalmente van en dos direcciones. Si uno intenta obtener lo que podría describirse como una vista aérea de Sagitario A * mirando a lo largo del cañón de uno de estos chorros, el espacio tiempo parece ser circular. Pero si miras desde el lado, donde se pueden ver los dos chorros moviéndose en direcciones opuestas, el espacio tiempo parecería un balón de fútbol. Cuanto más rápido gira el agujero negro, más plano sería el balón de fútbol.

Pero eso es solo lo básico. ¿Cómo son estas implicaciones de alcance lejano? Todo se reduce a los chorros.

Para poder producir los chorros, que son impulsados por la energía de giro, se necesita materia para que el agujero negro supermasivo la utilice. De manera similar, la cantidad de materia determina la potencia de los chorros. Cuanta más materia los alimente, más fuertes serán los chorros.

Actualmente, no hay mucha materia cerca. Pero si eso cambia, como por ejemplo si una estrella se acerca demasiado y es destrozada por Sagitario A *, podrían volverse mucho más fuertes.

“Los chorros impulsados y colimados por el agujero negro central giratorio de una galaxia pueden afectar profundamente el suministro de gas de toda una galaxia, lo que afecta qué tan rápido e incluso si las estrellas pueden formarse”, dijo la coautora Megan Donahue de la Universidad Estatal de Michigan en un comunicado. “Las ‘burbujas de Fermi’ vistas en rayos X y rayos gamma alrededor del agujero negro de nuestra Vía Láctea muestran que el agujero negro probablemente estuvo activo en el pasado. Medir el giro de nuestro agujero negro es una prueba importante de este escenario”.

“Aunque está tranquilo en este momento, nuestro trabajo muestra que en el futuro dará una patada increíblemente poderosa a la materia circundante”, señaló el coautor Anan Lu de la Universidad McGill. “Eso podría suceder en mil o un millón de años, o podría suceder en nuestras vidas”.