jueves, 5 de abril de 2012

Un agujero negro gigante cambia dos veces de dirección

El fenómeno, que ha provocado el salto del eje de rotación del objeto celeste, puede deberse al choque de dos galaxias

Día 22/07/2010 - 18.25h
Científicos han encontrado evidencias de que un gigantesco agujero negro ha dado la vuelta dos veces, de forma que el eje de rotación, tras una sacudida probablemente provocada por la colisión entre dos galaxias, ha cambiado de dirección. El descubrimiento, realizado con los datos obtenidos por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, podría ayudar a explicar muchos objetos misteriosos que se encuentran en el Universo.
Este extraño agujero negro ha sido localizado en la galaxia conocida como 4C+00.58, situada a 780 millones de años luz de la Tierra. Como la mayoría de las galaxias, ésta contiene un agujero super masivo en su centro, pero el suyo en particular está recogiendo activamente abundantes cantidades de gas. El gas gira alrededor del agujero, formando un disco. Sus campos magnéticos generan intensas fuerzas electromagnéticas que impulsan algunos de los gases fuera del disco a gran velocidad, lo que produce chorros de radio.
Una imagen de la galaxia muestra un brillante par de chorros apuntando desde la izquierda a la derecha, y una línea de emisión de radio más débil corriendo en una dirección diferente. Esto significa que 4C+00.58 pertenece al tipo de galaxias con forma de X, llamadas así por la forma sus emisiones de radio.
Chorros de gas
Los nuevos datos de Chandra han permitido a los científicos conocer qué puede estar sucediendo en este sistema y quizás en otros semejantes. Las imágenes revelan cuatro cavidades diferentes alrededor del agujero negro que van en parejas: una de arriba a la derecha a abajo a la izquierda, y otra de arriba a la izquierda a abajo a la derecha. Cuando se combinan con la orientación de los chorros de radio, esta complicada geometría podría contar la historia de qué ocurre en este agujero negro supermasivo y la galaxia que habita.
«No en una, sino en dos ocasiones, algo ha provocado que este agujero negro cambie su eje de rotación», explica Christopher Reynolds, de la Universidad de Maryland. Al parecer, el eje de rotación del agujero corrió a través de una línea diagonal desde arriba a la derecha a abajo a la izquierda. Tras colisionar con una galaxia más pequeña, un chorro fue accionado por el agujero negro encendido, expulsando gas que formó las cavidades de arriba a la derecha y a abajo a la izquierda. Como el gas que cae en el agujero negro no está alineado con su eje, el eje de rotación del agujero en seguida cambió de dirección, y lo chorros apuntaron de arriba a la izquierda a abajo a la derecha, creado cavidades en el gas caliente y emisiones de radio en esa dirección.
Entonces, ya sea por una fusión de los dos agujeros negros centrales de las galaxias en colisión o por más gas cayendo en el agujero negro, el eje de dirección cambió a su dirección actual, de izquierda a derecha. Para Edmund Hodges-Kluck, también de la Universidad de Maryland, «ésta es la mejor evidencia nunca vista de un agujero negro sacudido con fuerza de esta forma».

¿Vivimos dentro de un agujero negro?

Científicos se toman muy en serio la inquietante posibilidad de que el Universo esté dentro de un devorador de materia

Día 26/07/2010 - 11.42h
Es una inquietante posibilidad que, sin embargo, algunos científicos se están tomando muy en serio. La idea de que todo nuestro Universo podría estar dentro de un agujero negro es una conclusión que se basa en una modificación de las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, esas que explican, entre otras cosas, lo que sucede en el interior de uno de estos devoradores espaciales de materia.
¿Vivimos dentro de un agujero negro?
ABC 
Un universo puede existir dentro de cada agujero negro
A partir de un detallado análisis del movimiento de las partículas que entran en un agujero negro, Nikodem Poplawski, de la Universidad de Indiana, ha llegado a la conclusión de que, en realidad, existe todo un universo dentro de cada agujero negro. Su teoría acaba de publicarse enPhysics Letters y ha sido recogida por New Scientist.
"Pudiera ser -dice Poplawski- que los grandes agujeros negros que hay en en centro de la Vía Láctea y de otras galaxias sean, en realidad, puentes hacia otros universos". Si la hipótesis se revela correcta, nada nos impide pensar que también el universo en que vivimos se encuentra, en realidad, dentro de un agujero negro.
Según las teorías de Einstein, en el interior de cada agujero negro existe una "singularidad", una región de espacio en la que la densidad de la materia tiende a infinito. La enorme fuerza de gravedad de ese condensado ultradenso de materia es tal, que ni siquiera la luz puede escapar de él. Por eso, para nosotros esos objetos son "negros", porque no emiten luz y no podemos verlos, ni obtener, en teoría, ninguna clase de información procedente de su interior.
Sin embargo, y dado que nunca ha podido comprobarse directamente, la Física no tiene del todo claro lo que es realmente una singularidad. ¿Un simple punto de densidad infinita o una especie de irregularidad matemática? Por desgracia, igual que la materia misma, también todas nuestras ecuaciones se "rompen" cuando intentan explicar lo que sucede dentro de un agujero negro.

La propiedad de la «torsión»

Pero una sutil modificación en las ecuaciones originales de Einstein puede dar unos resultados completamente distintos. Y eso es precisamente lo que ha hecho Poplawski. Para su análisis, el científico se basó en la variante Einstein- Cartan- Kibble- Sciama (más conocida por las iniciales de los cuatro investigadores, ECKS). A diferencia de las ecuaciones de Einstein, el modelo ECKS tiene en cuenta el espín (o momento angular) de las partículas elementales. Lo que permite calcular una propiedad de la geometría del espacio tiempo que los físicos llaman "torsión".
Cuando la densidad de la materia alcanza proporciones enormes dentro de un agujero negro (del orden de 10 elevado a 50 kg por metro cúbico), la torsión se manifiesta como una fuerza que se opone a la gravedad, lo que impide a la materia seguir comprimiéndose indefinidamente en pos de la densidad infinita. Lo que significa, en pocas palabras, que no hay singularidad. En su lugar, asegura Poplawski, la materia "rebota" y empieza de nuevo a expandirse.
Con estas premisas, el científico ha aplicado ahora sus ideas para realizar un modelo del comportamiento del espacio-tiempo dentro de un agujero negro en el instante en que éste empieza a "rebotar". Se podría entender el fenómeno pensando en lo que sucede cuando ejercemos presión sobre un muelle: al soltarlo, rebota con fuerza y vuelve a estirtarse.
De la misma forma, opina Poplawski, al principio la gravedad es más fuerte que la fuerza repulsiva de torsión, y por lo tanto empieza a comprimir la materia; pero la repulsión se va haciendo cada vez más y más fuerte hasta que la materia deja de colapsar y rebota, expandiéndose de nuevo.

En otro universo

Los cálculos del físico muestran que el espacio-tiempo en el interior de un agujero negro se expande cerca de 1,4 veces su tamaño mínimo en apenas 10 elevado a -46 segundos, lo que es una cantidad inimaginablemente corta de tiempo (uno partido por uno y 46 ceros). Y es, según Poplawski, precisamente este rapidísimo rebote lo que dio origen a la expansión del universo que podemos observar en la actualidad.
Pero, ¿cómo podemos saber si efectivamente estamos o no viviendo dentro de un agujero negro? Si Poplawski tuviera razón, ninguno de nosotros estaría viviendo dentro de lo que consideramos "nuestro" universo, sino en el interior de un agujero negro que estáría en "otro" universo diferente. Y para comprobarlo no tenemos más que medir si existe una "dirección preferida" en nuestro propio universo.
Un agujero negro en rotación, en efecto, transmite una parte de su espín al espacio-tiempo que hay en su interior, lo que conlleva una violación de la simetría que une el espacio con el tiempo. Y se da la circunstancia de que, en lo que consideramos como nuestro universo, esa rotura de simetría ha dejado una pista: la forma en que los neutrinos oscilan entre sus formas de materia y de antimateria.
¿Demasiado retorcido? Puede ser, pero desde luego la idea sirve para obtener algunas respuestas que hasta ahora nos estaban vedadas. Sólo el futuro, y nuevas investigaciones, nos dirán si Poplawski tiene, o no, razón.

Así se formaron los primeros agujeros negros gigantes

Una simulación permite ver cómo el choque de grandes galaxias originó estos titanes con una masa al menos mil millones de veces superior al Sol

Día 01/09/2010 - 20.37h
Un grupo de investigadores de las universidades de Zúrich (Suiza) y Michigan (EE.UU.) creen que han descubierto el origen de los primeros agujeros negros supermasivos, aquellos cuya masa es al menos mil millones de veces superior a la del Sol, que se formaron hace unos 13.000 millones de años. El hallazgo, que ha sido conseguido gracias a un simulador numérico, permite completar un «capítulo perdido» en la historia temprana del Universo, y podría ayudar a entender mejor cómo la gravedad y la materia oscura formaron el cosmos tal y como lo conocemos.
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UNIVERSITY OF ZURICH
Simulación de la formación de los agujeros negros supermasivos
La revista Nature publica esta semana un artículo sobre la simulación numérica que ha permitido observar cómo los agujeros negros supermasivos se crearon a partir de la fusión entre protogalaxias también masivas. Según los científicos de la Universidad Estatal de Ohio (EE.UU.), en los mil millones de años posteriores al Big Bang, el ambiente era tan propicio para la formación de agujeros negros de esa magnitud que se originaban en apenas un centenar de millones de años.
«Nuestros resultados suponen un hito en la explicación de cómo se forman las estructuras del Universo», presume el astrónomo Stelios Kazanzidis, responsable de la investigación. Durante más de dos décadas, la opinión prevaleciente entre los astrónomos ha sido que las galaxias evolucionaron jerárquicamente, es decir, la gravedad atrajo primero pequeños trozos de materia y, gradualmente, esos pequeños trozos se unieron para formar estructuras más grandes. Kazantzidis y su equipo han dado una vuelta de tuerca a esta idea. «Nuestros resultados muestran que las estructuras grandes, como las galaxias y los agujeros negros masivos, se acumularon rápidamente en la historia del Universo. Sorprendentemente, esto es contrario a una evolución jerárquica», explican.

Fusión de galaxias

Los investigadores explican que las fusiones entre protogalaxias eran muy habituales en los inicios del Universo. En su experimento, los científicos simularon la fusión de dos galaxias de disco, lo que produce un inestable disco de gas que al girar hace que en el centro se forme una nube de gas. Esta nube acaba colapsándose y produciendo un agujero negro que se va alimentando del gas del disco exterior hasta alcanzar los mil millones de masas solares en un centenar de millones de años.
Kazantzidis asegura que las galaxias que formaron los primeros agujeros negros supermasivos todavía se encuentran a nuestro alrededor. «Una de ellas es probablemente nuestra vecina en el cúmulo de Virgo, la galaxia elíptica M87».

Un agujero negro «recién nacido»

La NASA localiza en una galaxia cercana el agujero negro más joven observado hasta ahora

Día 16/11/2010 - 16.20h
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El agujero negro más joven
Utilizando el telescopio de rayos X Chandra, de la NASA, un grupo de astrónomos ha encontrado pruebas de lo que podría ser el agujero negro más joven observado hasta ahora. De hecho, se encuentra entre los restos de una supernova (1979C), detectada hace treinta años en la galaxia M100, a cincuenta millones de años luz de la Tierra. Se trata de una oportunidad única para observar cómo evolucionan esta clase de objetos desde su más tierna infancia.
Los datos obtenidos por Chandra, el telescopio Swift, también de la NASA, y el XMM-Newton, de la Agencia Espacial Europea, revelan la existencia, entre los restos de 1979C, de una brillante fuente de rayos X que ha permanecido estable, por lo menos, entre 1995 y 2007. Lo cual sugiere que se trata de un agujero negro «bien alimentado» y que estaría absorbiendo la materia sobrante de la supernova o nutriéndose, quizá, de una estrella vecina.
El nuevo agujero negro ayudará a los científicos a comprender cómo explotan las estrellas muy masivas y por qué unas se convierten enestrellas de neutrones y otras, por el contrario, se transforman en agujeros negros.

Colapso de una estrella

«Si nuestra interpretación es correcta -explica Daniel Patnaude, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor principal de la investigación- es el ejemplo más cercano que tenemos de la observación del nacimiento de un agujero negro». Los investigadores creen que la supernova 1979C, descubierta ese mismo año por un astrónomo aficionado, se formó a partir del colapso de una estrella unas veinte veces más masiva que el Sol.
Muchos otros agujeros negros habían sido detectados en lugares más distantes del Universo, en forma de erupciones de rayos gamma. Peronunca se había visto nacer uno tan cerca de nosotros.
Aparte de su cercanía, lo cual facilita mucho la observación, 1979C tiene la ventaja de ser un tipo de supernova que en muy raras ocasiones se asocia a erupciones de rayos gamma. Lo cual es precisamente lo que dice la teoría: la mayor parte de los agujeros negros del Universo se forman cuando el núcleo de una estrella muy masiva colapsa sobre sí mismo sin producir una erupción gamma.

Décadas de observación

«Podría ser la primera vez que se observa la forma más común de nacimiento de un agujero negro», asegura por su parte el coautor de la investigación, Abraham Loeb, que trabaja en el mismo centro que Patnaude. «Sin embargo, resulta muy difícil detectar esta clase de agujeros negros, ya que para ello se requieren varias décadas de observación continuada en el rango de los rayos X».
Sin embargo, los astrónomos no pueden, por el momento, descartar otra explicación para lo que han observado. De hecho, podría tratarse también de una joven estrella de neutrones en rápida rotación, lo que también podría originar las emisiones de rayos X observadas. Lo cualconvertiría a 1979C en un púlsar, y en la estrella de neutrones más joven conocida hasta ahora.

Un agujero de gusano entre dos estrellas

Astrofísicos creen que estos túneles en el espacio-tiempo pueden vincular no solo regiones vacías del Universo, sino también el corazón de los astros

Día 28/02/2011 - 20.05h
Un agujero de gusano entre dos estrellas
NASA / LES BOSSINAS 
«Están a nuestro alrededor, en las grietas del espacio y del tiempo, pero son demasiado pequeños para poderlos ver (...) En la escala más pequeña, incluso más diminuta que las moléculas y los átomos, existe la espuma cuántica, donde estos pequeños túneles o atajos a través del espacio y el tiempo se forman y desaparecen constantemente». Así explicaba en su día el genial físico británico Stephen Hawking unagujero de gusano, un extraño concepto de la física que surge de la relatividad general. Aunque no hay una evidencia experimental de su existencia, como recordaba Hawking, los físicos creen que viene a ser como una especie de túnel en el espacio y el tiempo que puede poner en contacto partes del Universo muy alejadas. Hasta ahora, la hipótesis más aceptada consideraba que estos agujeros vinculaban regiones vacías del espacio, como una especie de super autopista interestelar de peaje, pero un físico de la Universidad Nacional Eurasiática de Kazajstán ha dado una vuelta a esta teoría. Los agujeros podrían formar atajos, sí, pero de una estrella a otra, de forma que pueden estar llenos de materia.
El físico Vladimir Dzhunushaliev cree que no hay razón por la que los agujeros negros no gusano no puedan crearse llenos de materia, lo que daría una firma detectable a las dos estrellas puestas en contacto, según explica en una investigación publicada en arXiv.org. Estas estrellas serían como siamesas, unidas por la más extraña de las conexiones.

Un pulso inusual

Desde la distancia, estas estrellas pueden parecerse mucho a las estrellas normales y de neutrones, pero podría haber algunas diferencias que las haría detectables. Dos estrellas que comparten un agujero de gusanopodrían tener una conexión única, ya que se asocian con las dos bocas del agujero. Debido a que la materia exótica en el agujero de gusano podría fluir como un líquido entre las estrellas, ambas estrellas tendrían un pulso probablemente inusual. Este pulso podría conducir a la liberación de diversos tipos de energía, como los rayos cósmicos.
Claro que el problema reside en calcular exactamente qué tipo de oscilaciones se producen, algo para lo que todavía queda mucho trabajo.