This image shows two massive black holes in the OJ 287 galaxy

El telescopio Spitzer revela el momento preciso de un baile de agujero negro


El observatorio infrarrojo recientemente retirado fue el único telescopio que detectó un destello de luz lejano que contiene pistas sobre las características físicas de estos misterios cósmicos.


Negro
los agujeros no son estacionarios en el espacio; de hecho, pueden ser bastante activos en su
movimientos Pero debido a que son completamente oscuros y no se pueden observar directamente,
No son fáciles de estudiar. Los científicos finalmente han descubierto el momento preciso
de un baile complicado entre dos enormes agujeros negros, que revela detalles ocultos
sobre las características físicas de estos misteriosos objetos cósmicos.

El DO
287 galaxy alberga uno de los agujeros negros más grandes jamás encontrados, con más de 18
mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Orbitando este gigante es otro agujero negro
con aproximadamente 150 millones de veces la masa del Sol. Dos veces cada 12 años, el más pequeño
el agujero negro atraviesa el enorme disco de gas que rodea su mayor
compañero, creando un destello de luz más brillante que un billón de estrellas: más brillante,
incluso, que toda la galaxia de la Vía Láctea. La luz tarda 3.5 mil millones de años en
llegar a la tierra.

La galaxia OJ 287 alberga uno de los agujeros negros más grandes jamás encontrados, con más de 18 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Orbitando este gigante es otro agujero negro masivo. Dos veces cada 12 años, el agujero negro más pequeño se estrella a través del enorme disco de gas que rodea a su compañero más grande, creando un destello de luz más brillante que un billón de estrellas.

Pero
la órbita más pequeña del agujero negro es oblonga, no circular, y es irregular:
cambia de posición con cada bucle alrededor del agujero negro más grande y está inclinado
relativo al disco de gas. Cuando el agujero negro más pequeño atraviesa el
disco, crea dos burbujas de gas caliente en expansión que se alejan del disco
en direcciones opuestas, y en menos de 48 horas el sistema parece
cuádruple en brillo.

Porque
de la órbita irregular, el agujero negro choca con el disco en diferentes
veces durante cada órbita de 12 años. A veces las erupciones aparecen en tan solo un año.
aparte; otras veces, hasta con 10 años de diferencia. Intentos de modelar la órbita y
predecir cuándo ocurrirían las erupciones tomó décadas, pero en 2010, los científicos crearon
un modelo que podría predecir su ocurrencia en aproximadamente una a tres semanas.
Demostraron que su modelo era correcto al predecir la aparición de
un brote en diciembre de 2015 dentro de tres semanas.

Luego,
en 2018, un grupo de científicos dirigido por Lankeswar Dey, un estudiante graduado en el
El Instituto Tata de Investigación Fundamental en Mumbai, India, publicó un artículo con
afirmaron que un modelo aún más detallado podría predecir el momento de
futuras llamaradas dentro de cuatro horas. en un nuevo estudio
publicado en Astrophysical Journal Letters, esos científicos informan que
su predicción precisa de un brote que ocurrió el 31 de julio de 2019 confirma
El modelo es correcto.

los
La observación de esa llamarada casi no sucedió. Porque OJ 287 estaba en el
lado opuesto del Sol desde la Tierra, fuera de la vista de todos los telescopios en el
tierra y en órbita terrestre, el agujero negro no volvería a la vista de aquellos
telescopios hasta principios de septiembre, mucho después de que la bengala se hubiera desvanecido. Pero el
el sistema estaba a la vista de De la NASA
Telescopio Espacial Spitzer
, que la agencia se retiró en enero de 2020.

Después
16 años de operaciones, la órbita de la nave espacial la había colocado a 158 millones de millas
(254 millones de kilómetros) de la Tierra, o más de 600 veces la distancia
entre la tierra y la luna. Desde este punto de vista, Spitzer pudo observar
sistema desde el 31 de julio (el mismo día que se esperaba que apareciera la bengala) hasta temprano
Septiembre, cuando el DO 287 sería observable por los telescopios en la Tierra.

"Cuando
Primero verifiqué la visibilidad de OJ 287, me sorprendió descubrir que se convirtió en
visible para Spitzer justo en el día en que se predijo la próxima llamarada
ocurrir ", dijo Seppo Laine, científico asociado del personal de Caltech / IPAC en
Pasadena, California, que supervisó las observaciones de Spitzer sobre el sistema.
"Fue extremadamente afortunado que pudiéramos capturar el pico de
esta llamarada con Spitzer, porque ningún otro instrumento hecho por el hombre fue capaz
de lograr esta hazaña en ese momento específico ".

Ondas en el espacio

Científicos
modelar regularmente las órbitas de pequeños objetos en nuestro sistema solar, como un cometa
dando vueltas alrededor del Sol, teniendo en cuenta los factores que más
influir significativamente en su movimiento. Para ese cometa, la gravedad del Sol es
generalmente la fuerza dominante, pero la atracción gravitacional de los planetas cercanos puede cambiar
su camino también.

Determinando
El movimiento de dos enormes agujeros negros es mucho más complejo. Los científicos deben tener en cuenta
para factores que podrían no afectar notablemente a los objetos más pequeños; principales entre ellos son
algo llamado ondas gravitacionales. La teoría de la relatividad general de Einstein
describe la gravedad como la deformación del espacio por la masa de un objeto. Cuando un objeto
se mueve por el espacio, las distorsiones se convierten en ondas. Einstein predijo el
existencia de ondas gravitacionales en 1916, pero no se observaron directamente
hasta 2015 por el Láser
Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro
(LIGO)

los
más grande es la masa de un objeto, cuanto más grandes y enérgicas son las ondas gravitacionales
crea. En el sistema OJ 287, los científicos esperan que las ondas gravitacionales
ser tan grande que puedan transportar suficiente energía del sistema para medirla
alterar la órbita del agujero negro más pequeño y, por lo tanto, la sincronización de las bengalas.

Mientras
estudios previos de OJ 287 han tenido en cuenta las ondas gravitacionales, el 2018
El modelo es el más detallado hasta ahora. Al incorporar información recopilada de LIGO
detecciones de ondas gravitacionales, refina la ventana en la que se produce una llamarada
se espera que ocurra en solo 1 1/2 días.

A
refinar aún más la predicción de las erupciones a solo cuatro horas, los científicos se retiraron
en detalles sobre las características físicas del agujero negro más grande. Específicamente,
el nuevo modelo incorpora algo llamado el teorema "sin pelo" de
agujeros negros.

Publicado
en la década de 1960 por un grupo de físicos que incluía a Stephen Hawking, el
El teorema hace una predicción sobre la naturaleza de las "superficies" de los agujeros negros.
Si bien los agujeros negros no tienen superficies verdaderas, los científicos saben que hay un límite
a su alrededor más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Algunas ideas
postule que el borde exterior, llamado horizonte de eventos, podría estar lleno de baches o
irregular, pero el teorema de no-pelo postula que la "superficie" no tiene
tales características, ni siquiera el cabello (el nombre del teorema era una broma).

En
en otras palabras, si uno cortara el agujero negro por la mitad a lo largo de su
eje rotacional, la superficie sería simétrica. (El eje de rotación de la Tierra
está casi perfectamente alineado con sus polos norte y sur. Si cortas el
planeta por la mitad a lo largo de ese eje y comparó las dos mitades, encontraría que
nuestro planeta es mayormente simétrico, aunque características como océanos y montañas
crea algunas pequeñas variaciones entre las mitades).

Encontrar simetría

En el
1970, el profesor emérito de Caltech Kip Thorne describió cómo este escenario – un
satélite que orbita un agujero negro masivo, podría revelar potencialmente si el
La superficie del agujero negro era lisa o irregular. Al anticipar correctamente el más pequeño
La órbita del agujero negro con tanta precisión, el nuevo modelo es compatible con el cabello
teorema, que significa nuestra comprensión básica de estos cósmicos increíblemente extraños
Los objetos son correctos. El sistema OJ 287, en otras palabras, apoya la idea de que
Las superficies de los agujeros negros son simétricas a lo largo de sus ejes de rotación.

Así que cómo
¿La suavidad de la superficie del agujero negro masivo afecta el tiempo de la
órbita más pequeña del agujero negro? Esa órbita está determinada principalmente por la masa de la
Agujero negro más grande. Si se volviera más masivo o perdiera parte de su peso, eso sería
cambiar el tamaño de la órbita más pequeña del agujero negro. Pero la distribución de masa
también importa. Una protuberancia masiva en un lado del agujero negro más grande
distorsionar el espacio a su alrededor de manera diferente que si el agujero negro fuera simétrico.
Eso alteraría el camino del agujero negro más pequeño mientras orbita a su compañero y
cambiar de manera considerable el tiempo de colisión del agujero negro con el disco encendido
esa órbita particular.

"Eso
Es importante para los científicos del agujero negro que demostremos o refutamos la no-pelo
teorema. Sin ella, no podemos confiar en los agujeros negros como lo concibió Hawking
y otros existen en absoluto ", dijo Mauri Valtonen, astrofísico de
Universidad de Turku en Finlandia y coautora del artículo.

Spitzer
la comunidad científica sigue analizando los datos científicos a través del Spitzer
archivo de datos ubicado en el Infrared Science Archive ubicado en IPAC en Caltech
en pasadena JPL gestionó las operaciones de la misión Spitzer para la Misión Científica de la NASA
Dirección en Washington. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Spitzer.
Centro de Ciencias en IPAC en Caltech. Las operaciones de naves espaciales se basaron en Lockheed
Martin Space en Littleton, Colorado. Caltech gestiona JPL para la NASA.

por
Más información sobre Spitzer, visite:

https://www.nasa.gov/spitzer

http://www.spitzer.caltech.edu/

Noticias Medios Contacto

Calla Cofield
Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.
626-808-2469
calla.e.cofield@jpl.nasa.gov

2020-080

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