Gravedad del agujero negro visto tirando del espacio cercano

V404 Cygni Black Hole Animation de ICRAR en Vimeo.

El Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) dijo el 29 de abril de 2019 que los astrónomos han descubierto un agujero negro relativamente modesto, que sin embargo presenta chorros de material de movimiento rápido que se tambalean o precesan tan rápido que su cambio de dirección solo se puede ver en minutos. Este tipo de tambaleo, presenciado antes entre chorros de agujeros negros, pero no en escalas de tiempo tan cortas, ocurre de una manera que requiere un efecto de la teoría general de la relatividad de Einstein. Ocurre porque, a medida que el agujero negro gira, su poderosa gravedad arrastra el espacio cercano.

James Miller-Jones, del Centro Internacional de Australia para la Investigación de Radio Astronomía, dirigió a los investigadores en este estudio. Él y su equipo emplearon el Very Long Baseline Array, un sistema de 10 radiotelescopios ubicados en varios estados de EE. UU. Y operados remotamente desde Socorro, Nuevo México. Estudiaron un agujero negro conocido como V404 Cygni, que no es un agujero negro supermasivo alojado en el centro de una galaxia, sino solo un agujero negro ordinario de nueve masas solares, ubicado a solo 8, 000 años luz de la Tierra en nuestra Vía Láctea galaxia. NRAO dijo en un comunicado:

El agujero negro está extrayendo material de una estrella compañera con una masa de aproximadamente el 70 por ciento de nuestro sol. A medida que el material fluye hacia el agujero negro, forma un disco giratorio, llamado disco de acreción, que rodea el agujero negro.

En tales sistemas, el disco se vuelve más denso y más caliente al disminuir la distancia desde el agujero negro. La parte más interna del disco o el agujero negro en sí mismo lanza chorros de material hacia afuera del disco. Los astrónomos dijeron que el material del avión V404 Cygni se mueve tan rápido como el 60 por ciento de la velocidad de la luz.

Estos chorros precesan o bambolean tan rápido, dijeron los científicos, que la teoría general de la relatividad de Einstein es necesaria para explicarlos. Según Einstein, los objetos masivos como los agujeros negros distorsionan el espacio y el tiempo. Además, cuando un objeto tan masivo gira, su influencia gravitacional arrastra el espacio y el tiempo, un efecto llamado arrastre de fotogramas. NRAO dijo:

En V404 Cygni, el eje de giro del agujero negro está desalineado del plano de su órbita con la estrella compañera. Eso hace que el efecto de arrastre de fotogramas deforma la parte interna del disco, luego tira de la parte deformada con él. Dado que los chorros se originan en el disco interno o en el agujero negro, esto cambia la orientación del chorro, produciendo el bamboleo observado con la matriz de línea de base muy larga.

Miller-Jones dijo:

Este es el único mecanismo en el que podemos pensar que puede explicar la rápida precesión que vemos en V404 Cygni. Puedes pensarlo como el bamboleo de un trompo mientras se ralentiza, solo en este caso, el bamboleo es causado por la teoría general de la relatividad de Einstein.

Concepto artístico del disco de acreción interno del agujero negro V404 Cygni. El disco de acreción completo tiene unos 10 millones de km (6, 2 millones de millas) de ancho. Los pocos miles de km interiores están deformados. Esa parte interna también está hinchada por una fuerte presión de radiación en forma de rosquilla que se tambalea o precesa, como un cuerpo rígido. Imagen vía NRAO.

Normalmente, los astrónomos producirán una sola imagen de un sistema de este tipo, utilizando datos recopilados durante varias horas, como una fotografía de exposición prolongada. Los rápidos cambios de dirección de los jets del V404 Cygni significaron que estos astrónomos tuvieron que cambiar su estrategia de observación. El miembro del equipo Alex Tetarenko dijo:

Estos chorros estaban cambiando tan rápido que en una imagen de cuatro horas vimos solo un desenfoque.

Para capturar el movimiento rápido de los aviones, los investigadores hicieron 103 imágenes individuales, cada una de aproximadamente 70 segundos de duración, luego las combinaron para hacer una película.

El miembro del equipo Greg Sivakoff comentó:

Nos quedamos boquiabiertos por lo que vimos en este sistema. Fue completamente inesperado. Encontrar esto astronómicamente primero ha profundizado nuestra comprensión de cómo pueden funcionar los agujeros negros y la formación de galaxias. Nos dice un poco más sobre esa gran pregunta: ¿Cómo hemos llegado hasta aquí?

Dijo que el hallazgo indica que se podría encontrar un comportamiento similar en otros objetos.

Lea más sobre V404 Cygni, que llamó la atención de los astrónomos a través de una explosión de 2015.

Concepto artístico del agujero negro V404 Cygni, a la derecha. A la izquierda ves la estrella normal en órbita con el agujero. El material de la estrella cae hacia el agujero negro y se mueve en espiral hacia adentro en un disco de acreción, con poderosos chorros que se lanzan desde las regiones internas cercanas al agujero negro. Imagen vía ICRAR / NRAO.

En pocas palabras: los chorros de material de movimiento rápido disparados desde el área que rodea un agujero negro se tambalean tan rápido que su cambio de dirección se puede ver en períodos tan cortos como minutos, y los astrónomos dicen que está sucediendo porque el agujero negro giratorio El poderoso tirón gravitacional arrastra el espacio cercano junto con él.

Fuente: Miller-Jones, Tetarenko y Sivakoff, junto con colegas de todo el mundo, informan sus resultados en la revista científica Nature .

Via NRAO