Si bien los agujeros negros y los niños pequeños no parecen tener mucho en común, son notablemente similares en un aspecto: ambos comen desordenados, lo que genera una amplia evidencia de que ha tenido lugar una comida.
Pero mientras que uno puede dejar excrementos de pasta o salpicaduras de yogur, el otro crea una secuela de proporciones alucinantes. Cuando un agujero negro devora una estrella, produce lo que los astrónomos llaman un "evento de interrupción de las mareas".de la desventurada estrella se acompaña de un estallido de radiación que puede eclipsar la luz combinada de cada estrella en la galaxia anfitriona del agujero negro durante meses, incluso años.
en un artículo publicado en El diario astrofísico , un equipo de astrónomos dirigido por Sixiang Wen, un investigador asociado postdoctoral en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, utiliza los rayos X emitidos por un evento de interrupción de las mareas conocido como J2150 para realizar las primeras mediciones de la masa del agujero negro yEste agujero negro es de un tipo particular, un agujero negro de masa intermedia, que ha eludido la observación durante mucho tiempo.
"El hecho de que pudiéramos atrapar este agujero negro mientras devoraba una estrella ofrece una oportunidad extraordinaria para observar lo que de otro modo sería invisible", dijo Ann Zabludoff, profesora de astronomía de Arizona y coautora del artículo ".No solo eso, al analizar la llamarada pudimos comprender mejor esta elusiva categoría de agujeros negros, que bien pueden representar la mayoría de los agujeros negros en los centros de las galaxias ".
Al volver a analizar los datos de rayos X utilizados para observar el destello J2150 y compararlo con modelos teóricos sofisticados, los autores demostraron que este destello se originó de hecho a partir de un encuentro entre una estrella desafortunada y un agujero negro de masa intermedia.El agujero negro intermedio en cuestión tiene una masa particularmente baja, es decir, para un agujero negro, con un peso de aproximadamente 10.000 veces la masa del sol.
"Las emisiones de rayos X del disco interno formado por los escombros de la estrella muerta nos hicieron posible inferir la masa y el giro de este agujero negro y clasificarlo como un agujero negro intermedio", dijo Wen.
Se han visto docenas de eventos de disrupción de mareas en los centros de grandes galaxias que albergan agujeros negros supermasivos, y también se han observado un puñado en los centros de galaxias pequeñas que podrían contener agujeros negros intermedios. Sin embargo, los datos anteriores nunca se han detallado lo suficientepara demostrar que una erupción de disrupción de marea individual fue impulsada por un agujero negro intermedio.
"Gracias a las observaciones astronómicas modernas, sabemos que los centros de casi todas las galaxias que son similares o más grandes en tamaño que nuestra Vía Láctea albergan agujeros negros supermasivos centrales", dijo el coautor del estudio Nicholas Stone, profesor de hebreoUniversidad de Jerusalén. "Estos gigantes varían en tamaño desde 1 millón hasta 10 mil millones de veces la masa de nuestro sol, y se convierten en poderosas fuentes de radiación electromagnética cuando cae demasiado gas interestelar en su vecindad".
La masa de estos agujeros negros se correlaciona estrechamente con la masa total de sus galaxias anfitrionas; las galaxias más grandes albergan los agujeros negros supermasivos más grandes.
"Todavía sabemos muy poco sobre la existencia de agujeros negros en los centros de galaxias más pequeñas que la Vía Láctea", dijo el coautor Peter Jonker de la Universidad de Radboud y el Instituto de Investigación Espacial SRON de Holanda, ambos en los Países Bajos.debido a las limitaciones observacionales, es un desafío descubrir agujeros negros centrales mucho más pequeños que 1 millón de masas solares ".
A pesar de su presunta abundancia, los orígenes de los agujeros negros supermasivos siguen siendo desconocidos, y muchas teorías diferentes compiten actualmente para explicarlos, según Jonker. Los agujeros negros de masa intermedia podrían ser las semillas a partir de las cuales crecen los agujeros negros supermasivos.
"Por lo tanto, si tenemos una mejor idea de cuántos agujeros negros intermedios auténticos hay, esto puede ayudar a determinar qué teorías de la formación de agujeros negros supermasivos son correctas", dijo.
Aún más emocionante, según Zabludoff, es la medición del giro de J2150 que el grupo pudo obtener. La medición del giro contiene pistas sobre cómo crecen los agujeros negros y posiblemente sobre la física de partículas.
Este agujero negro tiene un giro rápido, pero no el giro más rápido posible, explicó Zabludoff, planteando la pregunta de cómo termina el agujero negro con un giro en este rango.
"Es posible que el agujero negro se haya formado de esa manera y no haya cambiado mucho desde entonces, o que dos agujeros negros de masa intermedia se fusionaron recientemente para formar este", dijo. "Sabemos que el giro que medimos excluye escenariosdonde el agujero negro crece durante mucho tiempo por comer gas de manera constante o por muchos bocadillos de gas rápidos que llegan de direcciones aleatorias ".
Además, la medición de espín permite a los astrofísicos probar hipótesis sobre la naturaleza de la materia oscura, que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo. La materia oscura puede consistir en partículas elementales desconocidas que aún no se han visto en experimentos de laboratorio.los candidatos son partículas hipotéticas conocidas como bosones ultraligeros, explicó Stone.
"Si esas partículas existen y tienen masas en un cierto rango, evitarán que un agujero negro de masa intermedia tenga un giro rápido", dijo.una amplia clase de teorías de bosones ultraligeros, que muestran el valor de los agujeros negros como laboratorios extraterrestres para la física de partículas ".
En el futuro, las nuevas observaciones de las erupciones de disrupción de las mareas podrían permitir a los astrónomos llenar los vacíos en la distribución de masa de los agujeros negros, esperan los autores.
"Si resulta que la mayoría de las galaxias enanas contienen agujeros negros de masa intermedia, entonces dominarán la tasa de interrupción de las mareas estelares", dijo Stone. "Al ajustar la emisión de rayos X de estas erupciones a modelos teóricos, podemosrealizar un censo de la población de agujeros negros de masa intermedia en el universo ", agregó Wen.
Para hacer eso, sin embargo, se deben observar más eventos de interrupción de las mareas. Es por eso que los astrónomos tienen grandes esperanzas de que los nuevos telescopios estén en línea pronto, tanto en la Tierra como en el espacio, incluido el Observatorio Vera C. Rubin, también conocido como LegacySurvey of Space and Time, o LSST, que se espera que descubra miles de eventos de interrupción de las mareas por año.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de la NASA y la Fundación Binacional de Ciencias Estados Unidos-Israel.
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