Agujeros Negros

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PASADENA, California - Dos observatorios de rayos X espaciales, la NASA Nuclear Telescope Array espectroscópica (NuSTAR) y la Agencia Espacial Europea XMM-Newton, se han unido para medir definitivamente, por primera vez, la velocidad de giro de un agujero negro con Una masa de 2 millones de veces la de nuestro sol.

El agujero negro supermasivo que se encuentra en el polvo y el gas llenas de corazón de una galaxia llamada NGC 1365, y está girando casi tan rápido como la teoría de Einstein de la gravedad le permita. Los hallazgos, que aparecen en un nuevo estudio publicado en la revista Nature, resolver un largo debate sobre las medidas similares en otros agujeros negros y conducirá a una mejor comprensión de cómo los agujeros negros y las galaxias evolucionan.

"Esto es muy importante para el campo de la ciencia agujero negro", dijo Lou Kaluzienski, un científico del programa NuSTAR de la NASA en Washington.

Las observaciones también son una prueba poderosa de la teoría de Einstein de la relatividad general, que dice que la gravedad puede curvar el espacio-tiempo, el tejido que da forma a nuestro universo, y la luz que viaja a través de él.

"Podemos rastrear la materia como se arremolina en un agujero negro con rayos X emitidos desde regiones muy cerca del agujero negro", dijo el co-autor de un nuevo estudio, el investigador principal, NuSTAR Fiona Harrison, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena. "La radiación que vemos es deformado y distorsionado por los movimientos de las partículas y el agujero negro es la gravedad increíblemente fuerte".

NuSTAR, una misión del Explorador de clase lanzado en junio de 2012, está diseñado para detectar la más alta energía de la luz de rayos X con gran detalle. Es un complemento de los telescopios que observan baja energía de rayos X de la luz, como el XMM-Newton y Chandra X-ray Observatory. Los científicos usan estos y otros telescopios para estimar las tasas a las que giran los agujeros negro.

Hasta ahora, estas medidas no estaban seguros debido a las nubes de gas podría haber sido ocultar los agujeros negros y confundir los resultados. Con la ayuda de XMM-Newton, NuSTAR fue capaz de ver una gama más amplia de rayos X de energías y penetrar más profundamente en la región alrededor del agujero negro. Los nuevos datos demuestran que los rayos X no está siendo deformado por las nubes, sino por la tremenda gravedad del agujero negro. Esto demuestra que las velocidades de giro de los agujeros negros supermasivos se puede determinar de manera concluyente.

"Si yo pudiera haber añadido un instrumento para XMM-Newton, hubiera sido un telescopio como NuSTAR", dijo Norbert Schartel, XMM-Newton científico del proyecto en el Centro Europeo de Astronomía Espacial de Madrid. "La alta energía de rayos X proporcionan una importante pieza que faltaba del rompecabezas para resolver este problema".

La medición del espín de un agujero negro supermasivo es fundamental para entender su historia y la de su galaxia anfitriona.

"Estos monstruos, con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol, se forman como pequeñas semillas en el universo temprano y crecen por la ingestión de estrellas y gas en las galaxias anfitrionas, la fusión con otros agujeros negros gigantes cuando las galaxias colisionan, o ambos ", dijo el autor principal del estudio, Guido Risaliti del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, y el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica.

Supermasivos agujeros negros están rodeados por discos de acreción crepe-como, formada como su gravedad atrae la materia hacia el interior. La teoría de Einstein predice que cuanto más rápido gira un agujero negro, mientras más cerca se encuentra el disco de acreción del agujero negro. Cuanto más cerca del disco de acreción es decir, más de la gravedad del agujero negro se tuerza luz de rayos X de streaming desde el disco.

Los astrónomos buscan estos efectos deformación mediante el análisis de rayos X de la luz emitida por el hierro que circula en el disco de acreción. En el nuevo estudio, que utiliza tanto XMM-Newton y NuSTAR para observar simultáneamente el agujero negro en NGC 1365. Mientras XMM-Newton reveló que la luz de la plancha estaba siendo deformado, NuSTAR demostrado que esta distorsión venía de la gravedad del agujero negro y no de las nubes de gas en la vecindad. Mayor energía NuStar de datos de rayos X mostró que el hierro estaba tan cerca del agujero negro que su gravedad debe ser la causa de los efectos de deformación.

Con la posibilidad de nubes que oscurecen descartada, los científicos pueden ahora utilizar las distorsiones en la firma de hierro para medir la frecuencia del agujero negro spin. Los hallazgos se aplican a varios agujeros negros también otras, la eliminación de la incertidumbre en las tasas de rotación previamente medidos.