Astrofísicos del IAC descubren un intenso viento en las inmediaciones de un agujero negro

Artículo publicado el 9 de mayo de 2016 en IAC

Las observaciones de V404 Cygni, que entró en erupción en 2015 tras más de 25 años de inactividad, fueron realizadas con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Los resultados se publican hoy en la revista Nature.

V404 Cygni es un agujero negro que forma parte de un sistema binario situado en la constelación del Cisne. En este tipo de sistemas, de los que conocemos menos de 50, un agujero negro de unas 10 veces la masa del Sol devora material procedente de una estrella muy cercana, la estrella compañera. Durante este proceso, el material cae al agujero negro formando un disco de acreción, que emite en rayos X en sus zonas más internas y calientes. En zonas más externas, por el contrario, se puede estudiar este disco con luz visible, que es la parte del espectro en la que trabaja el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), de 10,4 m, el más grande del mundo de este tipo e instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Islas Canarias).

V404 Cygni, a tan solo unos 8000 años luz de distancia, es además uno de los agujeros negros más cercanos a la Tierra y posee un gran disco de acreción (unos 10 millones de kilómetros de radio), lo que hace que sus erupciones sean extremadamente luminosas en todos los rangos espectrales (rayos X, emisión visible, infrarroja y ondas radio).

El 15 de junio de 2015, el agujero negro V404 Cygni entró en erupción después de más de 25 años de inactividad. Durante este periodo su brillo aumentó un millón de veces en unos pocos días, convirtiéndose en la fuente más brillante del cielo en rayos X. El GTC comenzó a realizar observaciones espectroscópicas el día 17 de junio, mediante la activación de un programa de oportunidad, específicamente diseñado para este tipo de eventos por investigadores del IAC.

Las observaciones revelan la presencia de un viento de material neutro (hidrógeno y helio no ionizado) que se forma en las capas externas del disco de acreción, regulando el proceso de cómo el material es tragado por el agujero negro. Este viento, detectado por primera vez en un sistema de este tipo, se mueve a gran velocidad (3000 kilómetros por segundo) para poder así escapar del campo gravitatorio del agujero negro. Su presencia permite explicar por qué la erupción a pesar de ser luminosa y muy violenta –con continuos cambios de brillo y eyecciones de masa en forma de chorros que se detectan en ondas de radio– fue además muy breve (tan solo dos semanas).

Al final de esta erupción, las observaciones del GTC revelan la presencia de una nebulosidad formada por material eyectado por el viento. Este fenómeno, que ha sido observado por primera vez en un agujero negro, permite además estimar la cantidad de masa expulsada al medio interestelar.

”El brillo de la fuente junto con la gran área colectora del GTC ha permitido –explica Teo Muñoz Darias, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y primer autor del artículo – no solo detectar el viento, sino estudiar la variación de sus propiedades en escalas de tiempo de minutos. La base de datos recopilada es probablemente la mejor jamás obtenida para un objeto de este tipo.” Y añade: “Esta erupción de V404 Cygni, por su complejidad y por la gran cantidad y calidad de las observaciones obtenidas, nos va ayudar a entender cómo los agujeros negros tragan materia a través de sus discos de acreción.”

“Creemos que lo que hemos observado con GTC en V404 Cygni sucede, al menos, en otros agujeros negros con discos de acreción de gran tamaño”, concluyen Jorge Casares y Phil Charles, dos de los descubridores de este agujero negro en 1992 y coautores del artículo.

El trabajo ha sido publicado en la revista científica Nature. El equipo investigador ha estado liderado por el astrofísico del IAC Teo Muñoz Darias e incluye a otros cuatro miembros de dicho centro –Jorge Casares, Daniel Mata Sánchez, Montserrat Armas Padilla y Manuel Linares–, además de investigadores de las Universidades de Oxford y Southampton en Reino Unido, y de institutos de investigación en Alemania, Francia y Japón. Las observaciones fueron realizadas con el instrumento OSIRIS de GTC, y se prolongaron durante las dos semanas que duró la erupción, en ventanas de entre una y dos horas por noche. Además, el trabajo ha incluido tanto observaciones en rayos X por los satélites INTEGRAL y Swift, como datos del radio interferómetro AMI, en Reino Unido.

Tal y como se ha hecho constar en los agradecimientos del artículo, nueve de las series de datos tomadas durante la noche del 27 de junio, fueron adquiridas con el GTC en presencia de S.M. el Rey Felipe VI, quien asistió a las observaciones coincidiendo con el 30 aniversario de los Observatorios de Canarias. El Rey pudo observar de primera mano la excepcional fenomenología mostrada por este agujero negro.

Referencia

Teo Muñoz-Darias et al. “Regulation of black-hole accretion by a disk wind during a violent outburst of V404 Cygni”. Nature, 9 de mayo de 2016. DOI: 10.1038/nature17446).

Un descomunal agujero negro hallado en un improbable lugar

Artículo publicado el 6 de abril de 2016 en Hubble News

Un equipo de astrónomos ha descubierto uno de los mayores agujeros negros supermasivos, con la masa de 17 000 millones de soles, en un lugar improbable: el centro de una galaxia que se encuentra en un tranquilo remanso del universo. Las observaciones, realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y el Telescopio Espacial Gemini en Hawái, indican que estos monstruosos objetos pueden ser más comunes de lo que inicialmente se pensaba. Los resultados de este estudio se publicaron en la revista Nature.

NGC 1600

NGC 1600 Crédito: The Carnegie-Irvine Galaxy Survey

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Agujeros negros calientes y la flecha del tiempo

Artículo publicado por Carlo Rovelli el 2 de marzo de 2016 en aeon

Uno de los mayores misterios de la física moderna es algo que experimentamos, literalmente, cada momento de nuestras vidas. La física describe el mundo por medio de fórmulas que nos dicen cómo varían las cosas en función del tiempo, pero no explica qué es el tiempo. Podemos escribir fórmulas que nos dicen cómo varían las cosas en relación a su posición, o cómo el sabor de un risotto varía en función de la ‘cantidad variable de mantequilla’. Sin embargo, hay algo diferente en el tiempo. El tiempo parece fluir, mientras que la cantidad de mantequilla o su ubicación en el espacio no fluye. ¿De dónde viene la diferencia?

Otra forma de plantear el problema es preguntar: ¿qué es el presente? Decimos que sólo existen las cosas del presente; el pasado ya no existe y el futuro aún no existe. Pero en física no hay nada que se corresponda con la noción del ‘ahora’. Compara ‘ahora’ con ‘aquí’. ‘Aquí’ designa el lugar donde está el que habla. Para dos personas diferentes, ‘aquí’ apunta a dos lugares distintos. En consecuencia, ‘aquí’ es una palabra cuyo significado depende de dónde se habla. El término técnico para este tipo de expresión es “indexical”. ‘Ahora’ también señala el instante en que se pronunció la palabra y, además, se clasifica como indexical.

Agujero negro en la película Interstellar

Agujero negro Crédito: Warner Bros. Entertainment/Paramount Pictures

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Las ondas gravitatorias ejemplifican la potencia de las ecuaciones inteligentes

Artículo publicado por Tom Siegfried el 16 de febrero de 2016 en ScienceNews

No es frecuente que la física produzca noticias que desvíen a los medios de comunicación de la política, el crimen y los deportes. Pero, ahora, en el periodo de tiempo de cuatro años, los físicos han elevado dos veces el contenido intelectual de los listados de noticias de Google: con el descubrimiento del bosón de Higgs en ​​2012 y, ahora, la detección de vibraciones del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitatorias.

Ondas gravitatorias

Ondas gravitatorias

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Los agujeros negros detectados por LIGO podrían haber nacido de la misma estrella

Artículo publicado el 23 de febrero de 2016 en CfA

El 14 de septiembre de 2015, el observatorio LIGO detectó ondas gravitatorias procedentes de la fusión de dos agujeros negros de 29 y 36 veces la masa del Sol. Sería de esperar que un evento de este tipo fuese oscuro, pero el Telescopio Espacial Fermi detectó un estallido de rayos gamma apenas una fracción de segundo después de la señal de LIGO. Una nueva investigación sugiere que los dos agujeros negros podrían haber vivido dentro de una única estrella masiva, cuya muerte generó el estallido de rayos gamma.

“Es el equivalente cósmico de una mujer embarazada de gemelos”, dice el astrofísico de Harvard Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA).

Colliding Black Holes and Gravitational Waves

Ondas gravitatorias creadas en la colisión de dos agujeros negros Crédito: Maxwell Hamilton

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Qué esperar si la Tierra cayera en un agujero negro

Artículo publicado por Kevin Pimbblet el 16 de febrero de 2016 en Discover Magazine

Los agujeros negros han sido durante mucho tiempo fuente de mucha expectación e intriga. Y el interés con respecto a ellos seguramente aumentará ahora que se han descubierto las ondas gravitatorias.

Muchas de las preguntas que me hacen son acerca de qué tan “cierto” podría ser lo que se refiere a la ciencia ficción en torno a los agujeros negros, y si los agujeros de gusano, como los que aparecen en Stargate, son reales o no. Invariablemente, sin embargo, el único elemento que es casi seguro que aparezca en todas las preguntas son las maneras horribles en que los agujeros negros podrían afectar, teóricamente, a los seres humanos y a la Tierra misma.

Agujero negro en la película Interstellar

Agujero negro en la película Interstellar Crédito: Warner Bros. Entertainment/Paramount Pictures

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Un agujero negro de cinco dimensiones podría ‘romper’ la relatividad general

Artículo publicado el 19 de febrero de 2016 en la Universidad de Cambridge

Los investigadores ha simulado con éxito cómo un agujero negro en forma de anillo provoca un colapso de la relatividad general: suponiendo que el universo contiene al menos cinco dimensiones, claro.

Los investigadores han demostrado cómo un agujero negro con una forma extravagante podría provocar que la teoría general de la relatividad, una de las bases de la física moderna, colapse. Sin embargo, tal objeto sólo podría existir en un universo con cinco, o más, dimensiones. Los investigadores, de la Universidad de Cambridge y la Universidad Queen Mary de Londres, han simulado con éxito un agujero negro con una forma de anillo muy fino, que da paso a una serie de ‘bultos’ conectados mediante cuerdas que se hacen más finas con el paso del tiempo. Estas cuerdas finalmente se hacen tan finas que se cortan formando una serie de agujeros negros en miniatura, de forma similar a como un fino flujo de agua se rompe en gotitas. Los agujeros negros en forma de anillo se ‘descubrieron’ en 2002, pero ésta es la primera vez que se ha simulado con éxito su dinámica usando supercomputadores. De existir este tipo de agujero negro, llevaría a la aparición de una ‘singularidad desnuda’, la cual provocaría que las ecuaciones subyacentes a la relatividad general colapsaran. Los resultados del estudio se publican en la revista Physical Review Letters.

Anillo negro

Anillo negro Crédito: Universidad de Cambridge

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Surge una nueva visión a partir de los datos de LIGO

Artículo publicado por Tushna Commissariat el 15 de febrero de 2016 en physicsworld.com

Los investigadores de la colaboración LIGO, que anunciaron la semana pasada la primera detección de ondas gravitatorias – emitidas por la fusión de dos agujeros negros – también han captado una posible segunda señal de otro evento de ondas gravitatorias. Aunque la señal procedente de “LVT151012″ es mucho más débil que la confirmada en el evento “GW150914”, el equipo de LIGO dice que es muy probable que tenga un origen astrofísico, y que surja a partir de la unión de dos agujeros negros. Los investigadores han observado además “varios eventos aún menos significativos en los datos, muy probablemente debidos a alguna perturbación en los detectores”, que están analizando actualmente para ver si alguno de ellos procede de ondas gravitatorias. Sus conclusiones, que se espera que lleguen a lo largo de este año, abrirán por fin la nueva era de la astronomía de ondas gravitatorias.

Fusión de dos agujeros negros

Fusión de dos agujeros negros Crédito: Simulating eXtreme Spacetimes

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Primera detección directa de las ondas gravitatorias

Artículo publicado por Jennifer Chu el 11 de febrero de 2016 en MIT News

La señal de LIGO revela la primera observación de dos agujeros negros masivos colisionando, demostrando que Einstein acertó en su predicción.

Hace hoy casi 100 años, Albert Einstein predijo la existencia de las ondas gravitatorias — ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo que se generaron durante unos cataclismos cósmicos extremadamente violentos en los inicios del universo. Con su conocimiento del universo, y la tecnología disponible en 1916, Einstein supuso que esas ondulaciones sería “extremadamente pequeñas” y casi imposibles de detectar. Los descubrimientos astronómicos y los avances tecnológicos durante el último siglo han cambiado estas expectativas.

Ahora, por primera vez, científicos de la colaboración LIGO — con un destacado papel de científicos del MIT y Caltech — han observado directamente las ondulaciones de las ondas gravitatorias usando un instrumento terrestre. Al hacer esto, han confirmado de nuevo la Teoría General de la Relatividad de Einstein, y abren una nueva forma de observar el universo.

Fusión de dos agujeros negros

Fusión de dos agujeros negros Crédito: Simulating eXtreme Spacetimes

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Introducción a los agujeros negros

Artículo publicado por Ali Sundermier el 12 de enero de 2016 en Symmetry Magazine

Déjate introducir en el enigmático mundo de los agujeros negros.

Imagina, en algún lugar de la galaxia, el cadáver de una estrella tan densa que rasga el tejido del espacio y del tiempo. Tan densa que devora cualquier materia a su alrededor que esté lo suficientemente cerca, atrayéndola en un remolino de gravedad del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

Y una vez que esta materia cruza el punto de no retorno, el horizonte de sucesos, cae en una espiral sin remedio hacia un punto infinitamente pequeño, un punto donde el espacio-tiempo está tan curvado que todas nuestras teorías colapsan: la singularidad. Nadie sale vivo de allí.

Los agujeros negros suenan a algo demasiado extraño como para ser verdad, pero en realidad son bastante comunes en el espacio. Hay docenas de ellos conocidos y, probablemente, millones más en la Vía Láctea, y miles de millones merodeando por ahí fuera. Los científicos también creen que podría haber agujeros negros supermasivos en el centro de cada galaxia, incluyendo la nuestra. La formación y dinámica de estas monstruosas curvaturas del espacio-tiempo ha desconcertado a los científicos desde hace siglos.

The View Near A Black Hole

Agujero negro Crédito: April Hobart

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