NASA: ESA prueba la existencia de 'vórtice gravitacional' alrededor de un agujero negro

El observatorio rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) XMM-Newton ha probado la existencia de un ‘vórtice gravitacional’ alrededor un agujero negro. El descubrimiento que contó con el apoyo de la misión NuSTAR de la NASA, resuelve un misterio que ha eludido a los astrónomos durante más de 30 años, y les permitirá trazar el comportamiento de la materia cercana a los hoyos negros. También podría abrir la puerta a futuras investigaciones sobre la relatividad de Albert Einstein.

La agencia espacial estadounidense explicó en su página web que la materia que cae en un agujero negro se calienta a medida que se sumerge en su condena. Antes de desaparecer para siempre en el agujero negro puede alcanzar millones de grados. A esa temperatura, la materia brilla rayos X al espacio.

Hacia 1980, usando los primeros telescopios de rayos X los pioneros astrónomos descubrieron que los rayos X provenientes de agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia ‘pestañeaban’. Los cambios siguen un patrón establecido. Cuando el ‘pestañeo’ comienza, el oscurecimiento y ‘re-brillo’ pueden tomar 10 segundos en completarse. Con el periodo de los días, semanas y meses, el periodo se acorta hasta que la oscilación ocurre 10 veces cada segundo. Luego, el ‘parpadeo’ se detiene repentinamente.

El fenómeno fue llamado Quasi Periodic Oscillation (QPO) explica la NASA. “Inmediatamente se reconoció que era algo fascinante porque venía de algo muy cercano a un agujero negro” indicó Adam Ingram de la Universidad de Amsterdam.

En los 90, los astrónomos comenzaron a sospechar que los QPO estaban asociados con un efecto gravitacional predicho por Albert Einstein: que un objeto giratorio creará una clase de vórtice gravitacional.

“Es un poco como darle vuelta a una cuchara en miel. Imagina que la miel es el espacio y que todo lo que está insertado en la miel será ‘arrastrado’ por la cuchara”, explicó Ingram. “En realidad, esto significa que todo aquello que orbita alrededor un objeto giratorio se verá afectado”, agregó. En el caso de una órbita inclinada, toda la órbita cambiará de orientación alrededor del objeto central. El tiempo para que la órbita regrese a su condición inicial es conocido como ciclo de precesión.

NASA: FUSIÓN DE AGUJEROS NEGROS Y ONDAS GRAVITACIONALES | VIDEO

En 2004, la NASA lanzó Gravity Probe B para medir el efecto Lense-Thirring alrededor de la Tierra. Tras varios análisis, los científicos confirmaron que la nave espacial completará un ciclo de precesión una vez cada 33 millones de años.

Alrededor de un agujero negro, sin embargo, el efecto sería mucho más notorio debido al fuerte campo gravitacional. El ciclo de precesión tomaría cuestión de segundos o menos para completarse, indicó la NASA. Esto es tan cercano a los periodos de los QPO que los astrónomos comenzaron a sospechar de un vínculo.

Ingram comenzó a trabajar en el programa observando lo que ocurría en el disco plano de la materia alrededor de un agujero negro. Conocido como disco de acreción, es el lugar donde la materia gradualmente gira hacia el interior del agujero negro. Los científicos ya habían sugerido que, cerca de un hoyo negro, el disco de acreción se hincha y forma un plasma caliente.

Se mantiene caliente por el fluido y se reduce en tamaño en las siguientes semanas y meses mientras es devorado por el agujero negro. Esto es porque mientras más pequeño se convierta el flujo interno, más cerca se aproximará al agujero negro y más rápido será su ciclo de precesión. La pregunta – de acuerdo a la NASA – era cómo probarlo.

La respuesta es que el flujo interno está liberando radiación de alta energía que golpea la materia en los alrededores del disco de acreción, haciendo los átomos de hierro en el disco brillen como tubos de fluorescentes. El hierro libera rayos X de una sola onda longitudinal, llamada ‘línea espectral’.

Debido a que el disco de acreción está rotando, la línea de hierro tiene a su onda longitudinal distorsionada por el efecto Doppler. La línea de emisión del lado del disco que se acerca es aplastada, y la línea de emisión del material de disco en retroceso es estirado. Si el flujo interno está en precesión, algunas veces brillará en material de disco que se acerca y algunas veces en el material en retroceso, haciendo que la línea se tambalee.

Ingram y su equipo observaron durante un largo periodo este tambaleo a través del XMM-Newton, lo que permitió ver el QPO varias veces. Ellos eligieron al agujero negro H 1743-322, que estaba exhibiendo 4 QPO al mismo tiempo.

“NuSTAR confirmó el tambaleo de la línea de hierro, y adicionalmente vio una característica en el espectro llamado ‘joroba de reflexión’ que dio más evidencias sobre la precesión”, indicó Ingram, de acuerdo a la NASA.

Tras meticulosos análisis, los investigadores vieron que la línea de hierro se tambaleaba de acuerdo a las predicciones de la relatividad. “Estamos midiendo directamente el movimiento de la material en un campo gravitacional fuerte cerca de un agujero negro”, manifestó Ingram.

Esta es la primera vez que el llamado Efecto Lense Thirring ha sido medido en un campo gravitacional fuerte. Esta técnica permitirá a los astrónomos inspeccionar la materia en las regiones internas de los discos de acreción alrededor de los agujeros negros. También da indicios de una nueva poderosa herramienta con la cual probar la teoría de Einstein, consideró la NASA.

NASA: el ‘feedback’ de agujeros negros en cuásares | VIDEO

DATOS CLAVES SOBRE AGUJEROS NEGROS…

• Son llamados también ‘hoyos negros’ y son regiones finitas del espacio que genera un campo gravitorio del cual ninguna partícula, ni siquiera la luz, puede escapar.

• Los agujeros negros, de acuerdo a su masa se clasifican en tres tipos: los supermasivos, los de masa estelar y los micro agujeros negros.

• Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias hay agujeros negros supermasivos.

DATOS CLAVES SOBRE LA NASA

• La NASA es la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos.

• Fue fundada por el presidente Dwight D. Einsenhower en 1958 con una orientación civil.

• Entre los éxitos más importantes de la nasa se encuentran las misiones Apolo que llegaron a la Luna. Actualmente apoya la Estación Espacial Internacional, mientras explora otros planetas, estrellas, siendo su objetivo más inmediato Marte, el planeta rojo.