Los científicos han reconstruido el viaje de un paquete de materia condenada mientras orbitaba un agujero negro cuatro veces, una observación primero. Su técnica proporciona un nuevo método para medir la masa de un agujero negro; y esto puede permitir probar la teoría de la gravedad de Einstein en un grado que pocos creían posible.
Un equipo dirigido por el Dr. Kazushi Iwasawa en el Instituto de Astronomía (IoA) en Cambridge, Inglaterra, siguió el rastro de gas caliente en el transcurso de un día mientras azotaba el agujero negro supermasivo aproximadamente a la misma distancia que la Tierra orbita alrededor de la Tierra. Dom. Sin embargo, acelerada por la extrema gravedad del agujero negro, la órbita tomó alrededor de un cuarto de día en lugar de un año.
Los científicos pudieron calcular la masa del agujero negro conectando las mediciones de la energía de la luz, su distancia del agujero negro y el tiempo que tardó en orbitar el agujero negro, un matrimonio de la relatividad general de Einstein y la buena antigüedad. Física Kepleriana.
Iwasawa y su colega en el IoA, Dr. Giovanni Miniutti, presentan este resultado hoy durante una conferencia de prensa basada en la web en Nueva Orleans en la reunión de la División de Astrofísica de Alta Energía de la Sociedad Astronómica Americana. El Dr. Andrew Fabian de IoA se une a ellos en un artículo que aparecerá en un próximo número de los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Los datos son del observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea.
El equipo estudió una galaxia llamada NGC 3516, a unos 100 millones de años luz de distancia en la constelación de la Osa Mayor, hogar del Big Dipper (o el Arado). Se cree que esta galaxia alberga un agujero negro supermasivo en su núcleo. El gas en esta región central brilla en la radiación de rayos X a medida que se calienta a millones de grados bajo la fuerza de la gravedad del agujero negro.
XMM-Newton capturó las características espectrales de la luz alrededor del agujero negro, que se muestra en un espectrógrafo con picos que indican ciertos niveles de energía, similares en apariencia a las líneas irregulares de un cardiógrafo. Durante la observación de un día, XMM capturó una llamarada del gas excitado que orbitaba el agujero negro mientras giraba cuatro veces. Esta fue la información crucial necesaria para medir la masa del agujero negro.
Los científicos ya sabían la distancia del gas desde el agujero negro desde su característica espectral. (La extensión del desplazamiento al rojo gravitacional, o la pérdida de energía revelada por la línea espectral, está relacionada con la proximidad de un objeto a un agujero negro). Con un tiempo y distancia orbitales, los científicos podrían precisar una medición de masa: entre 10 millones y 50 millones de masas solares, de acuerdo con los valores obtenidos con otras técnicas.
Si bien el cálculo es sencillo, el análisis para comprender el período orbital de un destello de rayos X es nuevo e intrincado. Esencialmente, los científicos detectaron un ciclo repetido cuatro veces: una modulación en la intensidad de la luz acompañada de una oscilación en la energía de la luz. La energía y el ciclo observados se ajustan al perfil de la luz desplazada gravitacionalmente hacia el rojo (energía de robo de gravedad) y el Doppler desplazado (una ganancia y pérdida de energía a medida que la materia en órbita se mueve hacia y lejos de nosotros).
La técnica de análisis implica, para sorpresa de este equipo científico, que la generación actual de observatorios de rayos X puede lograr ganancias significativas en la medición de la masa del agujero negro, aunque con largas observaciones y sistemas de agujeros negros con destellos de larga duración. Sobre la base de esta información, las misiones propuestas como Constellation-X o XEUS pueden hacer avances más profundos para probar las matemáticas de Einstein en el laboratorio de gravedad extrema.
Fuente original: Comunicado de prensa del Instituto de Astronomía
