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Los agujeros negros parpadean cuando dejan de atiborrarse de materia

                                

                                
                                

Esta imagen artísticamente mejorada muestra una vista del Telescopio Espacial Hubble de la galaxia activa Arp 220, que alberga un agujero negro supermasivo en su centro. (Crédito: NASA / JPL-Caltech)

Los agujeros negros son difíciles de estudiar por naturaleza. Debido a que incluso la luz no puede escapar de estos objetos masivos, los astrónomos deben recurrir a otros métodos para detectarlos y estudiarlos. Si bien la información se pierde una vez que cruza el horizonte de sucesos del agujero negro, fuera de ese límite, aún puede escapar. Un estudio reciente, dirigido por un estudiante graduado en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile, ahora ha descubierto que la cantidad de luz emitida desde alrededor de un agujero negro está determinada por una cosa, y una sola cosa: la velocidad a la que importa está cayendo en el agujero negro.

La investigación, publicada el 4 de septiembre en el Astrophysical Journal, tenía como objetivo determinar el mecanismo físico detrás de la variabilidad observada a partir de los agujeros negros activos en los centros de galaxias (conocidas como núcleos galácticos activos, o AGN), que son agujeros negros supermasivos que actualmente absorben materia. En astronomía, este proceso se conoce como acreción. Dichos agujeros negros tienen discos de acreción, que son discos de materia que giran alrededor de ellos a medida que se canalizan hacia adentro, como el agua que baja por un desagüe. Fuera del horizonte de sucesos, estos discos brillan intensamente cuando el material del interior se calienta por la fricción, emitiendo luz visible y aún más luz enérgica, como rayos X. Estos discos también son variables: los astrónomos no están exactamente seguros de por qué, pero la comprensión actual es que a medida que los cúmulos de materia interactúan en el disco o caen en el agujero negro, causa cambios en la luz que emite el disco.

El equipo combinó datos de Sloan Digital Sky Survey y QUEST-La Silla AGN Variability Survey para combinar propiedades físicas -la masa y la tasa de acreción, o la velocidad a la que se está comiendo un agujero negro- de aproximadamente 2,000 AGN con información sobre su variabilidad. Lo que encontraron fue sorprendente: "Al contrario de lo que se creía, la única propiedad física importante para explicar la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción AGN", dijo Paula Sánchez-Sáez, la estudiante que dirigió el estudio y primera autora del artículo. , en un comunicado de prensa.

Afuera con lo viejo

¿Por qué es sorprendente? "Los resultados obtenidos en este estudio desafían el viejo paradigma de que la amplitud de la variabilidad de AGN depende principalmente de la luminosidad de la AGN", dijo Sánchez-Sáez. Lo que esto significa es que anteriormente, los astrónomos suponían que los AGN más luminosos (más brillantes) variaban más, mientras que los AGN menos luminosos (más débiles) variaban menos. Este estudio descubrió que la velocidad a la que un agujero negro está comiendo es lo único que afecta la cantidad de luz que varía, independientemente de si es brillante o tenue.

Pero el desafío al pensamiento previo tiene sentido, dijo Sánchez-Sáez, porque en el pasado, ha sido difícil medir con precisión la masa de un agujero negro, y por lo tanto su tasa de acreción. Solo con datos más recientes proporcionados por grandes encuestas pueden los astrónomos comenzar a acumular los números que necesitan para probar sus suposiciones.

Con los agujeros negros, menos es más

Además, el estudio reveló una relación que puede parecer al revés: "Lo que detectamos es que cuanto menos [black holes] tragan, más varían", dijo Paulina Lira de la Universidad de Chile y el Centro de Excelencia de CATA en Astrofísica y coautor del artículo. En términos científicos, la amplitud (cantidad) de variabilidad es inversamente proporcional a la tasa de acreción, o la cantidad de alimento que consume un agujero negro en un momento dado.

Este estudio inicial se basó en la información de variabilidad de QUEST-La Silla AGN Variability Survey, que abarca aproximadamente cinco años. Ahora, los investigadores buscan estudiar la variabilidad de estos objetos con mayor detalle, para lo cual necesitarán más datos. Eso significa mirar estos AGN por períodos de tiempo más largos, al menos 10 años o más. Para eso, deberán esperar futuras encuestas, como las propuestas con el Telescopio de levantamiento sinóptico grande, que se espera que alcance operaciones científicas completas para 2023. Esto "ampliará nuestras curvas de luz a un orden de 20 años". dijo Lira, proporcionando una imagen aún más precisa del comportamiento del agujero negro durante períodos de tiempo más largos.

Este artículo apareció originalmente en Astronomy.com.

                                
                                
                                

                                

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