Sí, los agujeros negros realmente existen.
La evidencia de los agujeros negros.
La respuesta de Martin Silvertant a ¿Qué tan seguros estamos de la existencia de los agujeros negros?
Yo diría que estamos muy seguros. Lo que tenemos menos certeza es qué implica exactamente un agujero negro. Entendemos algunas cosas acerca de estos “objetos” (espacio deformado, en realidad), pero aún no hemos podido averiguar qué sucede dentro. Una mayor experimentación con agujeros negros analógicos puede proporcionar más información, como la reciente observación de la radiación Hawking analógica en un agujero negro sónico [1].
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Hay algunos candidatos a los agujeros negros, de los cuales no estamos del todo seguros de que sean agujeros negros o binarios de estrellas de neutrones. Pero de otros candidatos estamos seguros, en parte debido a las altas masas que encontramos (las estrellas de neutrones no pueden superar los 2 M☉), sino también porque son fuentes distintas de rayos X.
Cygnus X-1 es el primer objeto que se ha establecido como un agujero negro. Fue descubierto en 1964 como una fuente de rayos X muy fuerte, y en 1971 se propuso ser un agujero negro estelar. Con una masa de 14,8 M☉.
La evidencia de los agujeros negros supermasivos.
La respuesta de Martin Silvertant a ¿Qué evidencia observacional real existe para la existencia de agujeros negros supermasivos?
Sagitario A * puede ser la evidencia más fuerte de la existencia de agujeros negros, con una masa de 4,31 ± 0,38 millones de M☉. Sagitario A * se ha establecido como un agujero negro supermasivo en lugar de una colección de estrellas. Las estrellas en las cercanías de Sagittarius A * han sido rastreadas en estudios extendidos, incluyendo un estudio de 10 años del movimiento de una estrella llamada G2 (que luego se descubrió que era una estrella binaria) alrededor del agujero negro, y un estudio de 16 años [ 2] de las órbitas estelares de una miríada de estrellas alrededor del agujero negro, que fueron vitales para establecer una masa para el agujero negro supermasivo.
En 2004, se descubrió que un agujero negro de masa intermedia estaba orbitando a Sagittarius A * [3] a una distancia de 3 años luz. El agujero negro se llama GCIRS 13E y tiene una masa de aproximadamente 1300 M☉. Esto también es una evidencia indirecta de que Sagittarius A * es un agujero negro supermasivo, ya que GCIRS 13E orbita el objeto en el centro de nuestra galaxia directamente. Este no es el caso de la mayoría de los objetos que forman parte de la Vía Láctea, que están unidos gravitacionalmente en lugar de orbitar la masa central.
Además, se puede ver una relación entre la masa de un agujero negro supermasivo en una galaxia y el grosor de la protuberancia central, como se ve en la imagen de abajo.
Más evidencia de la existencia de agujeros negros supermasivos vienen de núcleos y quásares galácticos activos. Cuando un agujero negro supermasivo está acumulando materia, se convierte en un núcleo galáctico activo, lo que significa que se observa una luminosidad mucho mayor de la normal que proviene de una masa compacta en el centro de una galaxia. Cuando la galaxia está muy activa (es decir, el agujero negro supermasivo está acumulando una gran cantidad de materia), se formará un quásar que emitirá rayos intensos de radiación electromagnética, desde los rayos X hasta el infrarrojo lejano, con un pico en el Las bandas ultravioleta-óptica, y algunos quásares, son incluso fuentes fuertes de emisión de radio y de rayos gamma. Los cuásares solo se ven en galaxias muy distantes, lo que significa que las galaxias son particularmente activas durante las etapas iniciales, mientras que las galaxias más cercanas a nosotros, incluida la Vía Láctea, se han establecido a medida que el agujero negro supermasivo ha despejado la mayor parte de su entorno.
¿Cómo se puede deducir la presencia de un agujero negro?
La respuesta de Martin Silvertant a ¿Qué tan cerca estamos de obtener una imagen de un agujero negro?
Obtener una imagen de un agujero negro es inherentemente imposible, ya que solo puedes capturar imágenes de cosas que reflejan la luz. Por lo tanto, si tomara una imagen del entorno de un presunto agujero negro, detectaría señales alrededor del agujero negro, pero no desde el mismo agujero negro. Como tal, la única forma de capturar una imagen de un agujero negro es capturando las señales alrededor del agujero negro, en lugar del agujero negro en sí.
Aquí están las diferentes formas en que se puede deducir la presencia de un agujero negro:
- Disco de acreción : cuando el gas o las estrellas se encuentran cerca de un agujero negro, puede romperse y la materia formará una espiral en el agujero negro. Durante este proceso, la materia se acelera y se calienta, y este material sobrecalentado emite rayos X que podemos detectar. Por lo tanto, este método de observación indirecta de un agujero negro solo es posible cuando el agujero negro está activo.
- Chorros relativistas : cuando la entrada de materia es mayor que la tasa de consumo del agujero negro, se emiten potentes chorros de plasma desde los polos del agujero negro. Estos chorros emiten rayos X así como ondas de radio y luz óptica. Cuando el chorro es lo suficientemente potente, incluso puede emitir rayos gamma. En los agujeros negros supermasivos se pueden observar quásares o blazares.
- Órbitas : las estrellas orbitan los agujeros negros a velocidades muy altas y en órbitas extremas. La estrella S2 que orbita el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagittarius A *, viaja a una velocidad de 5000 km / s (1/60 de la velocidad de la luz). Como tal, al observar las órbitas de esas estrellas y sus masas, podemos deducir la masa del agujero negro.
- Lentes gravitacionales : la gravedad deforma el espacio, por lo que cuanto más masivo es un objeto, más espacio se deforma. De este modo, con los agujeros negros se obtienen efectos ópticos llamados lentes gravitacionales, donde la luz que detectamos de las estrellas se desplaza debido a esa deformación. De esta manera, podemos deducir que en realidad hay un agujero negro allí.
- Ondas gravitacionales: las ondas gravitacionales emanan de espirales interiores y fusiones de agujeros negros, por lo que tanto la presencia como las masas pueden deducirse de las ondas gravitacionales.
- Tránsitos : en principio, los agujeros negros se pueden deducir de los tránsitos, que son eventos cuando un cuerpo orbita a otro cuerpo y podemos observarlo en nuestra línea de visión, donde el cuerpo más pequeño se bloquea a la par de la luz del cuerpo más grande. Aunque las estrellas orbitan a los agujeros negros y no al revés, en principio se podría observar un tránsito donde toda o parte de la luz de la estrella está bloqueada por el agujero negro cuando orbita detrás de él.
- Radiación de Hawking : aunque todavía no se observa en los agujeros negros, se postula que los agujeros negros irradian lentamente su masa a través de la radiación de Hawking. Recientemente, la radiación de Hawking se ha observado en un agujero negro analógico. Lea más sobre esto aquí: ¿Son los agujeros negros realmente negros? Prueba de laboratorio apoya la teoría de Stephen Hawking
Las estrellas que orbitan a Sagitario A *
La respuesta de Martin Silvertant a ¿Por qué los agujeros negros chupan y por qué las estrellas no simplemente los orbitan?
En órbita alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, el Sagitario A * tiene alrededor de 100 estrellas, así como un agujero negro de masa intermedia llamado GCIRS 13E. Algunas de estas estrellas han sido rastreadas durante 16 años. La estrella S2 ha sido monitoreada desde 1995, con un período orbital de 15,56 años. A partir de 2000 hasta 2012, la estrella S0-102 fue monitoreada y se concluyó que tenía un período orbital de 11,5 años.
Pero cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro, las fuerzas de la marea interrumpen la estrella y el material puede, de hecho, formar una espiral en el agujero negro que tiene un disco de acreción. Sin embargo, esto es muy raro. Las estrellas generalmente orbitarán los agujeros negros durante millones o billones de años, simplemente bien.
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Información del agujero negro
Notas al pie
[1] Radiación Hawking enredada manchada en un agujero negro analógico
[2] https://arxiv.org/ftp/arxiv/pape…
[3] [astro-ph / 0504474] ¿Un agujero negro en el complejo del centro galáctico IRS 13E?