Los agujeros negros no son estacionarios en el espacio; de hecho, pueden ser bastante activos en sus movimientos. Pero debido a que son completamente oscuros y no se pueden observar directamente, no son fáciles de estudiar. Los científicos finalmente han descubiertoEl momento preciso de una danza complicada entre dos enormes agujeros negros, que revela detalles ocultos sobre las características físicas de estos misteriosos objetos cósmicos.
La galaxia OJ 287 alberga uno de los agujeros negros más grandes jamás encontrados, con más de 18 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Orbitando este gigante es otro agujero negro con aproximadamente 150 millones de veces la masa del Sol. Dos veces cada 12 años, el más pequeñoUn agujero negro atraviesa el enorme disco de gas que rodea a su compañero más grande, creando un destello de luz más brillante que un billón de estrellas, incluso más brillante que toda la galaxia de la Vía Láctea. La luz tarda 3.5 mil millones de años en llegar a la Tierra.
Pero la órbita del agujero negro más pequeño es oblonga, no circular y es irregular: cambia de posición con cada bucle alrededor del agujero negro más grande y se inclina en relación con el disco de gas. Cuando el agujero negro más pequeño se estrella a través del disco,crea dos burbujas de gas caliente en expansión que se alejan del disco en direcciones opuestas, y en menos de 48 horas el sistema parece cuadruplicarse en brillo.
Debido a la órbita irregular, el agujero negro choca con el disco en diferentes momentos durante cada órbita de 12 años. A veces las erupciones aparecen con tan solo un año de diferencia; otras veces, con una separación de hasta 10 años. Intenta modelar elorbitar y predecir cuándo ocurrirían las erupciones tomó décadas, pero en 2010, los científicos crearon un modelo que podría predecir su ocurrencia en aproximadamente una a tres semanas. Demostraron que su modelo era correcto al predecir la aparición de una erupción en diciembre de 2015 paradentro de tres semanas
Luego, en 2018, un grupo de científicos dirigido por Lankeswar Dey, un estudiante graduado en el Instituto Tata de Investigación Fundamental en Mumbai, India, publicó un documento con un modelo aún más detallado que, según ellos, podría predecir el momento defuturas erupciones en cuatro horas. En un nuevo estudio publicado en el Letras del diario astrofísico , esos científicos informan que su predicción precisa de un brote que ocurrió el 31 de julio de 2019 confirma que el modelo es correcto.
La observación de esa llamarada casi no ocurrió. Debido a que OJ 287 estaba en el lado opuesto del Sol de la Tierra, fuera de la vista de todos los telescopios en el suelo y en la órbita de la Tierra, el agujero negro no volvería a entrarvista de esos telescopios hasta principios de septiembre, mucho después de que la bengala se hubiera desvanecido, pero el sistema estaba a la vista del telescopio espacial Spitzer de la NASA, que la agencia retiró en enero de 2020.
Después de 16 años de operaciones, la órbita de la nave espacial la había colocado a 158 millones de millas 254 millones de kilómetros de la Tierra, o más de 600 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Desde este punto de vista, Spitzer pudo observar el sistema desde julio31 el mismo día en que se esperaba que apareciera la bengala hasta principios de septiembre, cuando el DO 287 sería observable por los telescopios en la Tierra
"Cuando verifiqué por primera vez la visibilidad de OJ 287, me sorprendió descubrir que se hizo visible para Spitzer justo el día en que se pronosticaba la próxima llamarada", dijo Seppo Laine, científico asociado del personal de Caltech / IPACen Pasadena, California, que supervisó las observaciones de Spitzer del sistema. "Fue extremadamente afortunado que pudiéramos capturar el pico de esta llamarada con Spitzer, porque ningún otro instrumento hecho por el hombre fue capaz de lograr esta hazaña en ese punto específico.a tiempo."
Ondas en el espacio
Los científicos modelan regularmente las órbitas de pequeños objetos en nuestro sistema solar, como un cometa que gira alrededor del Sol, teniendo en cuenta los factores que influirán más significativamente en su movimiento. Para ese cometa, la gravedad del Sol suele ser la fuerza dominante, peroLa atracción gravitacional de los planetas cercanos también puede cambiar su camino.
La determinación del movimiento de dos enormes agujeros negros es mucho más compleja. Los científicos deben tener en cuenta los factores que podrían no afectar notablemente a los objetos más pequeños; el principal de ellos es algo llamado ondas gravitacionales. La teoría de la relatividad general de Einstein describe la gravedad como la deformación del espacio porla masa de un objeto. Cuando un objeto se mueve por el espacio, las distorsiones se convierten en ondas. Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916, pero no fueron observadas directamente hasta 2015 por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser LIGO.
Cuanto más grande es la masa de un objeto, más grandes y enérgicas son las ondas gravitacionales que crea. En el sistema OJ 287, los científicos esperan que las ondas gravitacionales sean tan grandes que puedan transportar suficiente energía del sistema para alterar de manera medible el negro más pequeñoórbita del agujero y, por lo tanto, el momento de las bengalas.
Si bien los estudios anteriores de OJ 287 han tenido en cuenta las ondas gravitacionales, el modelo 2018 es el más detallado hasta ahora. Al incorporar la información recopilada de las detecciones de ondas gravitacionales de LIGO, refina la ventana en la que se espera que ocurra una llamarada de solo 1 1/2 días.
Para refinar aún más la predicción de los destellos a solo cuatro horas, los científicos doblaron los detalles sobre las características físicas del agujero negro más grande. Específicamente, el nuevo modelo incorpora algo llamado el teorema "sin pelo" de los agujeros negros.
Publicado en la década de 1960 por un grupo de físicos que incluía a Stephen Hawking, el teorema hace una predicción sobre la naturaleza de las "superficies" de los agujeros negros. Si bien los agujeros negros no tienen superficies verdaderas, los científicos saben que hay un límite alrededor de ellos más alláde la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Algunas ideas postulan que el borde exterior, llamado horizonte de eventos, podría ser irregular o irregular, pero el teorema de la ausencia de pelo plantea que la "superficie" no tiene tales características, ni siquieracabello el nombre del teorema era una broma.
En otras palabras, si uno cortara el agujero negro por la mitad a lo largo de su eje de rotación, la superficie sería simétrica. El eje de rotación de la Tierra está casi perfectamente alineado con sus Polos Norte y Sur. Si corta el planeta ena la mitad a lo largo de ese eje y comparando las dos mitades, encontrará que nuestro planeta es mayormente simétrico, aunque características como los océanos y las montañas crean algunas pequeñas variaciones entre las mitades.
Encontrar simetría
En la década de 1970, el profesor emérito de Caltech, Kip Thorne, describió cómo este escenario, un satélite que orbita un agujero negro masivo, podría revelar si la superficie del agujero negro era lisa o irregular. Anticipando correctamente la órbita del agujero negro más pequeño con tanta precisión, el nuevo modelo es compatible con el teorema sin pelo, lo que significa que nuestra comprensión básica de estos objetos cósmicos increíblemente extraños es correcta. El sistema OJ 287, en otras palabras, respalda la idea de que las superficies de los agujeros negros son simétricas a lo largo de sus ejes de rotación.
Entonces, ¿cómo afecta la suavidad de la superficie del agujero negro masivo al tiempo de la órbita del agujero negro más pequeño? Esa órbita está determinada principalmente por la masa del agujero negro más grande. Si se hizo más masivo o arrojó algo de su peso, esocambiaría el tamaño de la órbita más pequeña del agujero negro. Pero la distribución de masa también importa. Una protuberancia masiva en un lado del agujero negro más grande distorsionaría el espacio a su alrededor de manera diferente que si el agujero negro fuera simétrico. Eso alteraría elel camino del agujero negro más pequeño mientras orbita a su compañero y cambia de manera considerable el momento de la colisión del agujero negro con el disco en esa órbita en particular.
"Es importante para los científicos de los agujeros negros que demostremos o refutamos el teorema del pelo sin pelo. Sin él, no podemos confiar en que los agujeros negros como los previó Hawking y otros existen", dijo Mauri Valtonen, astrofísico de la Universidad deTurku en Finlandia y coautor en el periódico.
Los datos científicos de Spitzer continúan siendo analizados por la comunidad científica a través del archivo de datos de Spitzer ubicado en el Archivo de Ciencias Infrarrojas ubicado en IPAC en Caltech en Pasadena. JPL manejó las operaciones de la misión Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se llevaron a cabo enSpitzer Science Center en IPAC en Caltech. Las operaciones de naves espaciales se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Caltech administra JPL para la NASA.
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Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Laboratorio de Propulsión a Chorro . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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