Una imagen de la región central de la galaxia Starburst M82. Crédito de la imagen: NASA Haga clic para ampliar
Los científicos que utilizan el Explorador de tiempo de rayos X Rossi de la NASA han encontrado una estrella condenada que orbita lo que parece ser un agujero negro de tamaño mediano. Una categoría teórica "intermedia" de agujero negro que ha eludido la confirmación y ha frustrado a los científicos durante más de una década.
Con el descubrimiento de la estrella y su período orbital, los científicos están ahora a un paso de medir la masa de un agujero negro, un paso que ayudaría a verificar su existencia. El período y la ubicación de la estrella ya se ajustan a la teoría principal de cómo podrían formarse estos agujeros negros.
Un equipo dirigido por el profesor Philip Kaaret de la Universidad de Iowa, Iowa City, anunció estos resultados hoy en Science Express. Los resultados también aparecerán en la edición del 27 de enero de Science.
"Capturamos a esta estrella por lo demás ordinaria en una etapa única en su evolución, hacia el final de su vida cuando se ha hinchado en una fase gigante roja", dijo Kaaret. “Como resultado, el gas de la estrella se está derramando en el agujero negro, haciendo que toda la región se ilumine. Esta es una región del cielo bien estudiada, y vimos a la estrella con un poco de suerte y mucha perseverancia ”.
Un agujero negro es un objeto tan denso y con una fuerza gravitacional tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción una vez dentro de su límite. Una región de agujero negro se hace visible cuando la materia cae hacia ella y se calienta a altas temperaturas. Esta luz se emite antes de que la materia cruce la frontera, llamada horizonte de eventos.
Nuestra galaxia está llena de millones de agujeros negros de masa estelar, cada uno con la masa de unos pocos soles. Estos se forman a partir del colapso de estrellas muy masivas. La mayoría de las galaxias poseen en su núcleo un agujero negro supermasivo, que contiene la masa de millones a miles de millones de soles confinados en una región no más grande que nuestro sistema solar. Los científicos no saben cómo se forman, pero es probable que implique el colapso de enormes cantidades de gas primordial.
"En la última década, varios satélites han encontrado evidencia de una nueva clase de agujeros negros, que podría estar entre 100 y 10,000 masas solares", dijo el Dr. Jean Swank, científico del proyecto Rossi Explorer en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt. , MD: “Ha habido un debate sobre las masas y cómo se formarían estos agujeros negros. Rossi ha proporcionado una nueva visión importante ".
Estos supuestos agujeros negros de masa media se denominan objetos de rayos X ultraluminosos porque son fuentes brillantes de rayos X. De hecho, la mayoría de estas estimaciones de masa de agujeros negros se han basado únicamente en un cálculo de qué tan fuerte se necesita un tirón gravitacional para producir luz de una intensidad dada.
El grupo de Kaaret en la Universidad de Iowa, que incluye a la profesora Cornelia Lang y Melanie Simet, una estudiante de pregrado, realizó una medición que puede usarse en la ecuación para calcular directamente la masa. Utilizando la física newtoniana, los científicos pueden calcular la masa de un objeto una vez que conocen un período orbital y la velocidad de los objetos más pequeños que giran a su alrededor.
"Encontramos un aumento y disminución de la luz de rayos X cada 62 días, probablemente causada por la órbita de la estrella compañera alrededor del agujero negro", dijo Simet. Sin embargo, la velocidad será difícil de determinar porque la estrella está ubicada en un área tan oscurecida por el polvo. Esto dificulta que los telescopios ópticos e infrarrojos observen la estrella y hagan cálculos de velocidad. Sin embargo, por ahora, conocer solo el período orbital es muy revelador.
El presunto agujero negro de masa media, conocido como M82 X-1, es un objeto de rayos X ultraluminoso bien estudiado en un cúmulo estelar cercano que contiene aproximadamente un millón de estrellas en una región de solo unos 100 años luz de diámetro. Una teoría líder propone que una multitud de colisiones de estrellas durante un corto período de tiempo en una región abarrotada creará una estrella gigantesca de corta duración que se derrumbará en un agujero negro de 1.000 masas solares. El grupo cerca de M82 X-1 tiene una densidad lo suficientemente alta como para formar un agujero negro. Ningún compañero normal podría proporcionar suficiente combustible para hacer que el M82 X-1 brille tanto. Pero el período orbital de 62 días implica que el compañero debe tener una densidad muy baja. Esto se ajusta al escenario de una estrella súper gigante hinchada que pierde masa a una velocidad lo suficientemente alta como para alimentar a M82 X-1.
"Con este descubrimiento del período orbital, ahora tenemos una imagen consistente de toda la evolución de un binario de agujero negro de masa media", dijo Kaaret. “Se formó en un cúmulo estelar 'súper'; el agujero negro luego capturó una estrella compañera; la estrella compañera evolucionó al escenario gigante; y ahora lo vemos como una fuente de rayos X extremadamente luminosa porque la estrella compañera se ha expandido y está alimentando el agujero negro ".
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
