Un festín devorado por un supermasivo agujero negro A mil millones de años luz de la Tierra ha revelado la velocidad a la que gira ese agujero negro sobre su eje.
Los cambios en el destello de luz cuando el agujero negro despertó y se alimentó fueron creados por un disco de material que giraba y se tambaleaba, y esa oscilación nos ha dado la velocidad de giro del agujero negro en su centro, dice un equipo dirigido por el astrofísico Dheeraj. Pasham del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
Es la primera vez que los científicos han podido calcular la velocidad de giro de un agujero negro basándose en su disco de acreción oscilante, lo que nos brinda una nueva herramienta para comprender los objetos más extraños y densos conocidos en el Universo.
¿A qué velocidad giraba? Menos del 25 por ciento de la velocidad de la luz. Eso es bastante lento, para un agujero negro. Por sí solo, no es un Asombrosamente número útil, pero las implicaciones de poder encontrarlo son bastante interesantes.
“Estudiaremos varios sistemas en los próximos años con este método”, Pasham dice“los astrónomos pueden estimar la distribución general de los giros de los agujeros negros y comprender la antigua cuestión de cómo evolucionan con el tiempo”.
supermasivo agujeros negros Son los leviatanes que acechan en los corazones de las galaxias. Estos objetos masivos, con millones o miles de millones de veces la masa del Sol, son los centros gravitacionales que ayudan a unir las galaxias y desempeñan un papel importante en su evolución. También tienen una variedad de comportamientos, desde inactivos hasta brillantemente activoardiendo a través del espacio-tiempo con algunos de los destellos de luz más brillantes producidos en el Universo.
Esa luz no es producida por el propio agujero negro: su densidad es tan alta que la velocidad necesaria para escapar de su control gravitacional es mayor que la de la luz en el vacío. Más bien, la luz proviene del material que gira a su alrededor a medida que se alimenta: un grueso toroide que rodea un disco que se alimenta del agujero negro, como agua yendo por un desagüe.
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En 2020, los astrónomos vieron algo intrigante. En una galaxia a unos mil millones de años luz de distancia, un agujero negro previamente inactivo produjo de repente un destello de luz gigante, llamado AT2020ocn. Los datos obtenidos de los telescopios que se centraron en esa sección del cielo revelaron que la causa más probable fue un evento de alteración de las mareas, un nombre bastante higiénico para el violento fenómeno gravitacional (de marea) evisceración (interrupción) por un agujero negro de una estrella que pasa.
A medida que la estrella se separa, sus entrañas desmembradas forman un disco al rojo vivo alrededor de la estrella. Y debido a que la estrella puede acercarse al agujero negro desde cualquier dirección, ese disco puede desalinearse con el giro del agujero negro. Esto puede crear una oscilación o precesión, a medida que el agujero negro lo alinea con su giro, un poco como un disco de euler cayendo en posición.
Debido a que la oscilación y el giro están vinculados, se teorizó que el primero podría ser una forma de medir el segundo.
“Pero la clave era tener las observaciones correctas”, Pasham dice. “La única manera de hacer esto es que, tan pronto como se produzca una alteración de las mareas, sea necesario conseguir un telescopio para observar este objeto continuamente, durante un tiempo muy largo, de modo que se puedan explorar todo tipo de escalas de tiempo, desde minutos hasta a meses.”
Tenemos instrumentos que escanean los cielos en busca de cosas que de repente se iluminan, por lo que logramos captar AT2020ocn con suficiente antelación. Luego, Pasham y sus colegas continuaron observando y monitoreando la nueva galaxia en llamas, lo suficientemente temprano en su estallido como para captar la precesión del disco antes de que se estableciera.
Descubrieron que la galaxia estalló en rayos X aproximadamente cada 15 días durante un tiempo, antes de hundirse, lo que vincularon con la precesión del disco. Cuando combinaron esto con la masa estimada del agujero negro (alrededor de 2,5 millones de veces la masa del Sol), pudieron calcular a qué velocidad giraba el agujero negro.
Por sí solos, estos datos sólo nos hablan de un agujero negro, pero la técnica es la parte realmente interesante. Los fenómenos de alteración de las mareas ocurren con tanta frecuencia que, si pudiéramos detectarlos y monitorearlos con instrumentos como el próximo Observatorio Rubinpodríamos compilar un mapa de distribución de diferentes giros que nos permitirá aprender más sobre cómo se comportan y cambian los agujeros negros con el tiempo.
“El giro de un agujero negro supermasivo te cuenta sobre la historia de ese agujero negro”, Pasham dice. “Incluso si una pequeña fracción de los que captura Rubin tiene este tipo de señal, ahora tenemos una manera de medir los giros de cientos de TDE. Entonces podríamos hacer una gran declaración sobre cómo los agujeros negros evolucionan a lo largo de la edad del Universo. “
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.