Las 10 cosas más locas que aprendimos sobre los agujeros negros en 2021

Los científicos que estudian los agujeros negros pueden estar seguros de que su campo proporcionará hallazgos asombrosos y alucinantes, año tras año. Y 2021 no fue una excepción, con muchos resultados nuevos e interesantes con respecto a estas extrañas bestias gravitacionales. Aquí, echamos un vistazo a los descubrimientos de agujeros negros más cautivadores de este año y cómo han avanzado nuestra comprensión del universo.

Agujero negro giratorio más rápido

Incluso los agujeros negros mejor estudiados aún brindan sorpresas. En febrero, los físicos revisaron sus estimaciones de las propiedades del monstruo cósmico que se encuentra en el corazón del sistema Cygnus X-1, que también es el primer agujero negro confirmado que existe. Descubierto originalmente hace casi 60 años, se descubrió que el agujero negro Cygnus X-1 era un 50% más masivo de lo que se pensaba anteriormente, lo que lo hace 21 veces la masa del sol y gira muy cerca de la velocidad de la luz, estableciendo un nuevo récord para el negro. rotación del agujero. El agujero negro en Cygnus X-1 se encuentra a unos 7.200 años luz de distancia y está consumiendo lentamente una estrella compañera supergigante azul, lo que proporciona a los investigadores nuevos conocimientos sobre tales procesos.

Estrella espaguetizada vista y simulada

Cuando una estrella se acerca demasiado al borde de un agujero negro, las fuerzas gravitacionales la separan en largas hebras que son succionadas por las fauces del agujero negro. Este proceso, conocido como «espaguetificación», produce luz a medida que el material estelar se calienta mediante la fricción, lo que permite a los astrónomos capturar el espeluznante acto en todo su esplendor. En mayo, los investigadores vieron por primera vez una estrella triturada y devorada de esta manera por un agujero negro con un peso asombroso de 30 millones de veces la masa del sol y ubicado en el centro de una galaxia a 750 millones de años luz de la Tierra. Además de capturar datos importantes sobre la espaguetificación, las observaciones ayudaron a los científicos a crear una visualización increíble de la ingestión estelar.

LIGO demuestra que Hawking tiene razón

_{Las ondas gravitacionales emitidas por dos agujeros negros en espiral entre sí, mostradas en una simulación. (Crédito de la imagen: C. Henze / NASA Ames Research Center)}

En junio, los investigadores del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) observaron cómo dos agujeros negros gigantes se fusionaban en una sola entidad y analizaron las ondas en el tejido del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales creadas cuando los agujeros negros giraban en espiral uno hacia el otro en lo alto. velocidad. Descubrieron que el área de superficie del agujero negro resultante era más grande que los dos primeros combinados. Además de proporcionar datos asombrosos, los hallazgos ayudan a probar una conjetura de 1971 del astrofísico británico Stephen Hawking conocida como el teorema del área del agujero negro. El teorema establece que es imposible que el área de la superficie de un agujero negro disminuya con el tiempo, una ley que Hawking dedujo utilizando tanto la teoría de la relatividad general de Einstein como su comprensión de la entropía. Si bien los resultados fueron una victoria para Hawking, dejan a los físicos con un rasguño de cabeza. Según la mecánica cuántica, los agujeros negros deberían poder encogerse y evaporarse, por lo que no está claro cómo cuadrar eso con la ley de Hawking de que su área de superficie también debe aumentar siempre.

Fusión de agujero negro y estrella de neutrones

LIGO tenía una gran cantidad de hallazgos de agujeros negros para entregar en junio, cuando los investigadores que trabajaban con la instalación anunciaron que, por primera vez, estaban seguros de haber visto agujeros negros fusionándose con entidades compactas llamadas estrellas de neutrones. Junto con los agujeros negros, las estrellas de neutrones son un posible resultado final de la muerte de una estrella masiva, cuando la estrella explota como una supernova y deja un remanente. Si bien LIGO había visto indicios de posibles fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros, no fue hasta este año que dos señales demostraron de manera concluyente que tales fusiones estaban ocurriendo. Ambas detecciones ocurrieron en enero de 2020, con aproximadamente 10 días de diferencia. El primero involucró un agujero negro con aproximadamente seis veces la masa del sol devorando una estrella de neutrones una vez y media la masa del sol, mientras que el segundo involucró un agujero negro de aproximadamente nueve veces la masa del sol y una estrella de neutrones aproximadamente dos veces más masiva que la del sol. el sol.

El agujero negro temprano sopla una tormenta

_{Ilustración artística de un viento galáctico impulsado por un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de una galaxia. La intensa energía que emana del agujero negro crea un enorme flujo de gas que expulsa la materia interestelar que es el material para la formación de estrellas. (Crédito de la imagen: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO))}

Casi todas las galaxias conocidas tienen un agujero negro supermasivo en su centro, lo que sugiere que existe una estrecha relación entre las dos entidades cósmicas. Pero los científicos aún no comprenden cómo un agujero negro afecta a su anfitrión galáctico. La investigación publicada en junio mostró vientos de alta velocidad provenientes de una galaxia de 13 mil millones de años, una casi tan antigua como el universo mismo. Este es el primer ejemplo detectado de viento galáctico, que sale de los agujeros negros supermasivos a medida que consumen el gas y el polvo circundantes. Además, los poderosos vientos, que viajan a aproximadamente 1,1 millones de mph (1,8 millones de km / h), se mueven lo suficientemente rápido como para impulsar material por toda la galaxia y probablemente obstaculizar la formación de estrellas. Esto sugiere que las galaxias y sus agujeros negros tienen un vínculo antiguo y muy estrecho.

Los ecos de luz prueban que Einstein tiene razón

Stephen Hawking no fue el único que acumuló victorias en el agujero negro este año. En julio, los astrónomos capturaron rayos X que brotaban de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia espiral llamada Zwicky, que se encuentra a 1.800 millones de años luz de distancia. Los investigadores no solo detectaron luz proveniente del frente del agujero negro, sino que también lograron encontrar extraños ecos de luz que inicialmente no pudieron ubicar. Resultó que estos se originaron en la parte posterior del agujero negro, lo que significa que la entidad mamut estaba deformando tanto la estructura del espacio-tiempo que la luz estaba siendo atraída de un lado del agujero negro al otro. Este proceso es exactamente lo que se esperaría de la teoría de la relatividad general de Einstein pero, hasta ahora, no se había detectado definitivamente.

Los extraterrestres podrían estar usando el poder de un agujero negro

^{Una ilustración conceptual de una esfera Dyson. (Crédito de la imagen: Marc Ward / Stocktrek Images / Getty)}

Los científicos no están por encima de especular, siempre que sus conjeturas se basen en datos relevantes. En agosto, un equipo de astrónomos en Taiwán sugirió que los extraterrestres tecnológicos podrían estar recolectando energía de los agujeros negros utilizando megaestructuras hipotéticas conocidas como esferas de Dyson que rodean una estrella. A pesar de que se los considera oscuros, los agujeros negros emiten grandes cantidades de energía al alimentarse del material circundante, que se calienta e irradia luz. Los astrónomos se preguntaron si una especie extraterrestre podría colocar plataformas en órbita recubiertas con algo parecido a paneles solares alrededor de un agujero negro para absorber sus explosiones energéticas. Dado que los agujeros negros son más pequeños que las estrellas, esto permitiría a los extraterrestres ahorrar en materiales de construcción y potencialmente les permitiría acumular cantidades increíbles de energía.

Los agujeros negros errantes podrían asentarse en nuestra galaxia

_{Los agujeros negros rebeldes podrían constituir el 10% de la masa total de agujeros negros del universo. (Crédito de la imagen: Mark Garlick / Science Photo Library a través de Getty)}

Aproximadamente 12 enormes agujeros negros invisibles podrían estar al acecho en las afueras de la Vía Láctea. Esa fue la conclusión en agosto, cuando los investigadores publicaron los resultados de una nueva simulación de colisiones de galaxias. Durante eventos tan monumentales, las fuerzas gravitacionales podrían hacer que los agujeros negros supermasivos, que pesan millones o miles de millones de veces más que el sol, salgan volando y vaguen por las oscuras profundidades del cosmos. Algunos de estos pueden asentarse posteriormente en los halos de galaxias como la nuestra, y se espera que una galaxia del tamaño de la Vía Láctea albergue alrededor de 12 en promedio. Los astrónomos esperan descubrir cómo buscar a estos gigantes perdidos para ver si sus simulaciones son correctas.

La pareja de agujeros negros más cercana es vista

Esta imagen muestra vistas de cerca (izquierda) y amplia (derecha) de los dos núcleos galácticos brillantes de NGC 7727 a 89 millones de años luz de la Tierra. Cada núcleo alberga un agujero negro supermasivo en su centro. (Crédito de la imagen: ESO / Voggel et al .; Equipo ESO / VST ATLAS. Reconocimiento: Universidad de Durham / CASU / WFAU)

En diciembre, los telescopios capturaron evidencia del par de agujeros negros más cercano a nuestro propio planeta, un dúo que gira alrededor del otro a unos 89 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Acuario. El par anterior de agujeros negros que tiene registros se encuentra cinco veces más lejos que este, lo que significa que los científicos tienen la oportunidad de estudiar dichos sistemas con mayor detalle que antes. Ambos miembros del dúo son pesos pesados: el más grande tiene una masa de casi 154 millones de soles, mientras que el más pequeño es 6,3 millones de veces más masivo que nuestra estrella. Se orbitan entre sí con una separación de apenas 1.600 años luz, una miseria en términos cósmicos y otro récord, lo que indica que se fusionarán en un agujero negro gigante dentro de 250 millones de años.

Un agujero negro demasiado grande para su galaxia.

_{La galaxia enana Leo I tiene un enorme agujero negro en su centro. (Crédito de la imagen: ESA / Gaia / DPAC; SDSS (recuadro))}

Una pequeña galaxia que orbita la nuestra a una distancia de unos 820.000 años luz parece contener una rareza. La galaxia enana Leo I, que es 50 veces más pequeña que la Vía Láctea, alberga un agujero negro de gran tamaño, uno con casi la misma masa que el agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Los astrónomos están desconcertados de cómo un agujero negro tan grande llegó a residir en una galaxia tan pequeña. «No hay explicación para este tipo de agujero negro en las galaxias esferoidales enanas», dijo en un comunicado María José Bustamante, graduada en astronomía de la Universidad de Texas en Austin. Averiguar con precisión lo que esto significa tanto para el agujero negro como para la evolución galáctica tendrá que esperar durante los próximos años.