30/03/2023
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Brevemente
La misión Gaia de la ESA ayudó a descubrir un nuevo tipo de agujero negro. La nueva familia ya consta de dos miembros, y ambos están más cerca de la Tierra que cualquier otro agujero negro que conozcamos.
Un equipo de astrónomos estudió las órbitas de las estrellas rastreadas por Gaia y notó que algunas de ellas se tambalean en el cielo, como si estuvieran afectadas por la gravedad de objetos masivos. Varios telescopios han buscado los objetos, pero no se ha encontrado luz, dejando solo una posibilidad: agujeros negros.
a fondo
Nueva población de agujeros negros
Utilizando datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, los astrónomos han descubierto no sólo el más cercano Pero también el segundo agujero negro más cercano a la Tierra. Los agujeros negros, Gaia BH1 y Gaia BH2, están ubicados respectivamente a 1.560 años luz de nosotros en dirección a la constelación de Ofiuco ya 3.800 años luz de distancia en la constelación de Centauro. En términos galácticos, estos agujeros negros están en el patio trasero cósmico.
Los agujeros negros se descubrieron estudiando el movimiento de las estrellas que los acompañan. Un extraño «bamboleo» en el movimiento de las estrellas en el cielo indica que están orbitando un objeto muy masivo. En cualquier caso, los objetos tienen unas diez veces la masa de nuestro sol. Se han descartado otras explicaciones para estos compañeros masivos, como los sistemas estelares dobles, porque no parecen emitir ninguna luz.
Hasta hace poco, todos los agujeros negros conocidos por los astrónomos se descubrían mediante la emisión de luz, generalmente en rayos X y longitudes de onda de radio, producida por el material que caía en ellos. Los nuevos agujeros negros son realmente negros y solo pueden detectarse a través de efectos gravitacionales. La distancia de las estrellas a un agujero negro y las órbitas de las estrellas a su alrededor es mucho mayor que en otros sistemas binarios conocidos de agujeros negros y estrellas. Los pares estelar-agujero negro más cercanos, llamados binarios de rayos X, tienden a ser muy brillantes en rayos X y luz de radio y, por lo tanto, son fáciles de encontrar. Pero los nuevos descubrimientos indican que los agujeros negros en binarios más grandes son más comunes.
“Lo que distingue a este nuevo grupo de agujeros negros de los que ya conocíamos es su amplia separación de sus estrellas compañeras”, explica Karim El-Badry, descubridor de los nuevos agujeros negros e investigador del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en el UU. y el Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania.
movimiento de miles de millones de estrellas
Se han descubierto agujeros negros utilizando datos de Gaia. Gaia mide con precisión las posiciones y movimientos de miles de millones de estrellas. El movimiento de las estrellas contra el cielo puede dar pistas clave sobre los objetos que actúan gravitacionalmente sobre estas estrellas. Estos objetos también pueden incluir otras estrellas, exoplanetas y agujeros negros.
«La precisión de los datos de Gaia fue esencial para este descubrimiento. Los agujeros negros se encontraron al observar el pequeño bamboleo de su estrella compañera mientras la orbitaba. Ningún otro instrumento es capaz de realizar tales mediciones», dice Timo Prosti, científico del proyecto Gaia en la Agencia Espacial Europea.
Gaia proporcionó mediciones precisas del movimiento en tres direcciones, pero para una comprensión más precisa de cómo las estrellas se alejan y se acercan a nosotros, se necesitaban mediciones adicionales de la velocidad radial. Los observatorios terrestres proporcionaron estos agujeros negros recién descubiertos, y esto dio la pista final a la conclusión de que los astrónomos habían descubierto agujeros negros.
Gaia descubre un agujero negro único
Agujeros negros invisibles
Los agujeros negros son a menudo completamente invisibles. Cuando los materiales caen sobre ellos, pueden emitir luz en radio y rayos X. Para el segundo agujero negro de Gaia, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el radiotelescopio sudafricano Meerkat en la Tierra buscaron esta luz, pero no pudieron localizar ninguna señal.
«Aunque no hemos detectado nada, esta información es muy valiosa porque nos dice mucho sobre el entorno alrededor del agujero negro. Hay muchas partículas que salen de la estrella compañera en forma de vientos estelares. Pero como no vimos ninguna luz de radio, nos dice que el agujero es Los leones no son buenos comedores y no hay muchas partículas cruzando el horizonte de sucesos. No sabemos por qué es eso, ¡pero queremos averiguarlo! » dice Yvette Cendez, quien ayudó a descubrir el segundo agujero negro y es astrónoma en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en los EE. UU.
El nuevo tipo de agujero negro no emite luz, lo que lo hace virtualmente invisible, posiblemente porque está muy lejos de sus estrellas compañeras. Gaia BH1 y Gaia BH2 tienen las órbitas más distantes de todos los agujeros negros conocidos, y el hecho de que sean los agujeros negros más cercanos a la Tierra indica que muchos agujeros negros similares en binarios masivos aún están esperando ser descubiertos.
«Esto es muy emocionante porque ahora indica que estos agujeros negros en órbitas amplias son de hecho comunes en el espacio, más comunes que los binarios donde el agujero negro y la estrella están más cerca. Pero el problema es detectarlos. La buena noticia es que Gaia todavía está tomando los datos y emitiendo The next data (en 2025) contendrá muchas de estas estrellas que tienen misteriosos compañeros de agujeros negros», explica Yvette.
La próxima publicación de datos de Gaia se basará en 66 meses de observaciones y contendrá información mejorada sobre las órbitas de las estrellas. Mientras tanto, los astrónomos estarán ocupados averiguando de dónde provienen estos enormes agujeros negros en órbita.
Karim El-Badry señala: «Sospechábamos la existencia de agujeros negros en sistemas más grandes, pero no estábamos seguros de cómo se formaron. Su descubrimiento significa que debemos adaptar nuestras teorías sobre la evolución de los sistemas estelares binarios porque aún no está claro cómo se forman estos sistemas”.
«El Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia está desarrollando métodos para identificar binarios astronómicos con compañeros compactos. Esperamos presentar una buena muestra de candidatos en la próxima publicación de datos de Gaia», dice el miembro del equipo Tsevi Mazeh de la Universidad de Tel Aviv. esperando expandir aún más este conjunto, nuevos agujeros negros inactivos.
Notas a los editores:
Una gigante roja que orbita un agujero negro por Karim El-Badry et al ha sido publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stad799
“Foto de la semana: Gaia descubre su primer agujero negro: Gaia BH1” de Tineke Roegiers.
El 13 de junio de 2022, se estrenó Gaia, por primera vez, como resultado de su tratamiento sin una sola estrella. el Encuesta de estrellas binarias de Gaia Supera todo el trabajo sobre estrellas binarias de los últimos dos siglos. Estos dos agujeros negros se encontraron investigando dos soluciones de este catálogo de más de 813.000 sistemas estelares binarios. Se espera que Gaia Data Release 4 aumente la precisión de las soluciones de estrellas binarias, posiblemente revelando varios candidatos más interesantes a seguir.
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