Una nueva investigación ofrece pistas de cómo los agujeros negros devoran todo lo que hay a su alrededor
efe
Representación del nuevo púlsar (estrella de neutrones) hallado en el centro de la Vía Láctea por científicos alemanes
Toda nuestra galaxia gira alrededor de un enorme agujero
negro central, conocido como Sagitario A y cuya masa es igual a la de
cuatro millones de soles. Encontrar un púlsar cerca de él ha sido uno de
los principales objetivos de los astrónomos durante los últimos 20
años. Ahora, ese púlsar y el
estudio de su radiación ha permitido comprobar con exactitud cómo los
agujeros negros devoran todo lo que tienen a su alrededor y por qué, entre todos ellos, Sagitario A parece de los más inactivos.
Un púlsar es una pequeña estrella de neutrones que gira a
gran velocidad sobre sí misma emitiendo radiación a intervalos regulares
relacionados con su período de rotación. Al descubrir uno a menos de
medio año luz de Sagitario A*, que es como se conoce al gran agujero
negro central de nuestra galaxia, se ha podido comprobar cómo su intenso
campo magnético, común a todos los púlsares, estaba siendo absorbido
por el «monstruo espacial». Ahora, un grupo internacional de
científicos, sobre todo del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, ha utilizado un radio telescopio gigante de 100 m para investigar el púlsar en diferentes frecuencias de radio. Los resultados se publican esta semana en la edición online de «Nature».
Teoría de la Relatividad
Los púlsares son relojes cósmicos extremadamente precisos, y
pueden ser utilizados para medir las propiedades del espacio y del
tiempo alrededor de un objeto, en este caso el agujero negro, y
comprobar así si la teoría de la Relatividad General de Einstein es capaz de superar las pruebas más exigentes.
Poco después de que se anunciase que el telescopio Swift de
la NASA había localizado una fuente de rayos X, y de que el telescopio
NuSTAR, también de la NASA, estableciera que esa fuente emitía
pulsaciones con un período de 3,76 segundos, el Instituto Max Planck de
Radioastronomía (MPIfR) inició un programa de seguimiento del púlsar
desde el observatorio de Effelsberg.
«Tan pronto como nos enteramos del descubrimiento de
pulsaciones regulares con el telescopio NuSTAR, apuntamos el plato de
100 metros de Effelsberg en la dirección del centro de la galaxia», dice
Ralph Eatough, del departamento de Investigación de Física Fundamental
del MPIfR, y autor principal del estudio.
Al segundo intento
«En nuestro primer intento el púlsar no era claramente
visible, pero algunos púlsares son tercos y requieren más observaciones
para detectarlos. La segunda vez que lo miramos, el púlsar se había
vuelto muy activo en su banda de radio y era muy brillante. Casi no
podía creer que por fin habíamos detectado un púlsar en el centro de la
galaxia». Debido a que este púlsar podía ser tan especial, el equipo de
investigación dedicó grandes esfuerzos para demostrar que se trataba de un objeto real en el espacio lejano, y no de interferencias de radio que pudieran haber sido creadas por el hombre en la Tierra.
Paralelamente se realizaron otras observaciones con otros
radiotelescopios por todo el mundo como Jodrell Bank, Very Large Array y
NANCAY. «¡Estábamos muy contentos y dormíamos entre observación y
observación! Estábamos calculando densidades de flujo a las 6 de la
mañana del sábado y no podíamos creer que este púlsar fuera tan
brillante», comenta Evan Keane, del Observatorio de Jodrell Bank. «El
radiotelescopio Effelsberg fue construido de tal manera que pudiera
observar el centro galáctico. Y 40 años más tarde se detecta el primer
radio púlsar allí», explica Heino Falcke, profesor de la Radboud
Universiteit Nijmegen. «A veces tenemos que ser pacientes. Ha sido un
trabajo laborioso, pero al final lo hemos conseguido».
Púlsares magnetares
El recién descubierto púlsar, denominado PSR J1745-2900,
pertenece a un subgrupo específico de los púlsares, los llamados
magnetares. Se trata de púlsares con campos magnéticos extremadamente
altos, del orden de 100 millones de Teslas, alrededor de 1000 veces más
fuertes que los campos magnéticos de las estrellas de neutrones
ordinarias, o 100.000 millones de veces el campo magnético de la Tierra.
También se sabe que la emisión de estos objetos está
altamente polarizada. Por tanto, las mediciones de la rotación del plano
de polarización provocado por un campo magnético externo (el llamado
efecto Faraday) pueden utilizarse para inferir la fuerza de ese campo
magnético a lo largo de la línea de visión del pulsar.
Así, tener un campo magnético intenso en las proximidades
del agujero negro en el centro de la galaxia es una situación muy
prometedora. El agujero negro está tragando poco a poco todo lo que hay
en su entorno (sobre todo gas ionizado caliente) en un proceso de
acreción que no parece tener fin.
Campo magnético
Los campos magnéticos causados por este gas en su
movimiento hacia el agujero pueden influir en la estructura y la
dinámica del flujo de acreción, ayudando o incluso obstaculizando el
proceso. El nuevo púlsar ha permitido realizar las mediciones de la
fuerza del campo magnético en el inicio del flujo de acreción del
agujero negro central, demostrando que hay, de hecho, un campo magnético
a gran escala y fuerte.
«Para entender las propiedades de Sagitario A*, tenemos que
comprender la acumulación de gas en el agujero negro», dice Michael
Kramer, director del MPIfR y jefe de su departamento de investigación de
Física Fundamental. «Sin embargo, hasta ahora, la magnetización del
gas, que es un parámetro crucial que determina la estructura del flujo
de acreción, seguía siendo desconocida. El pulsar descubierto ahora nos
ha permitido cambiar nuestras técnicas de estudio para sondear la fuerza
del campo magnético en el inicio de este flujo de acreción de gas en el
objeto central».
Esos campos magnéticos pueden tanto acelerar como frenar la
acreción, y su conocimiento exacto, ayudados por el púlsar, explicaría
por qué Sagitario A* parece estar muriéndose de hambre en comparación
con los agujeros negros supermasivos de otras galaxias.
Agujero negro supermasivo
Ahora hay pruebas convincentes de que el centro de nuestra
galaxia contiene un agujero negro supermasivo. Los científicos del
Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching y en otros
lugares han medido su masa de manera muy precisa, pero muchas de sus
propiedades aún no se entienden.
El descubrimiento de magnetares en su proximidad inmediata
ayuda a explicar algunas de las observaciones. Los magnetares son una
raza rara en la población de púlsares (sólo 4 de cada 2.000 púlsares
conocidos hasta la fecha), lo que sugiere que podría haber una gran
población de estos púlsares en el centro galáctico. Pero no se entiende
por qué no han sido detectados por investigaciones anteriores. Se
pensaba que una dispersión muy fuerte de las ondas de radio en los
inicios podría ser la razón, pero el descubrimiento de PSR J1745-2900
parece ir contra esta teoría.
Por desgracia, el púlsar recién descubierto está todavía demasiado lejos del agujero negro para sondear con precisión el espacio-tiempo
desde sus mínimos orbitales, pues su período asciende a unos 500 años.
Además los púlsares magnetares son muy ruidosos, y por lo tanto
inexactos utilizándolos como relojes. «Idealmente, nos gustaría
descubrir púlsares de giro más rápido que se encontraran aún más cerca
de Sagitario A, lo que permitiría una sincronización más precisa», dice
Ralph Eatough. «El nuevo púlsar ha elevado considerablemente las
esperanzas de esta posibilidad en el futuro».
El púlsar está situado a medio año luz de distancia del
Sagitario A, una gran fuente de radio compacta y brillante que existe en
el centro de nuestra galaxia y que multitud de estudios científicos
asocian con un agujero negro supermasivo.
El descubrimiento ha estado a cargo de un equipo de astrónomos del Instituto Max Planck de Bonn (Alemania) y sugiere que el púlsar hallado indica la existencia de un importante campo magnético en el centro de la Vía Láctea y por tanto, también alrededor del agujero negro.
Para llegar a esta conclusión, los científicos partieron de
estudios previos que aseguran que los campos magnéticos son propios de
las estrellas de neutrones por lo que, dada la cercanía entre el nuevo
púlsar y el Sagitario A, el intenso campo magnético del primero
alcanzaría las cercanías del segundo.
Engulle la materia de su alrededor
«Este campo magnético podría desvelar la forma en que el
agujero negro engulle la materia de su alrededor y por qué parece ser
tan inactivo en comparación con otros agujeros negros del resto del
universo», explicó a Efe Ralph Eatough, jefe de la investigación.
Según el equipo alemán, esta influencia sobre el Sagitario A
es clave para esclarecer importantes hipótesis sobre el agujero negro
supermasivo que alberga el centro de nuestra galaxia, como medir con
exactitud el flujo de gas caliente del que se alimenta.
Los científicos también creen que con el estudio de este
campo magnético podrían justificar las recientes emisiones de radio y de
rayos X procedentes del agujero negro, responsables de su «actual
resplandor».
La investigación se ha llevado a cabo a lo largo de dos
años explorando el centro de la Vía Láctea a través de un
radiotelescopio con una antena de cien metros de diámetro.
Aunque diversos trabajos anteriores también defienden la
existencia de un campo magnético alrededor del agujero negro de la Vía
Láctea, según Eatough, este es el primer estudio que da evidencias reales sobre su cercanía.
Se trata de un descubrimiento con un «gran impacto sobre la
astrofísica» pues «la influencia de los campos magnéticos sobre los
agujeros negros es crucial para comprender la forma en que la galaxia
evoluciona a lo largo de la historia», señaló el astrónomo.
Para el equipo encabezado por este experto, el hallazgo aumenta las posibilidades de encontrar nuevos púlsares «aún más cercanos al agujero negro», por lo que seguirán investigando en la misma línea.
A la vez, pretenden emprender nuevos estudios que prueben
la teoría de la Relatividad anunciada por Einstein a principios del
siglo XX, con el objetivo de explicar con más detalle cómo funciona la
fuerza de la gravedad», añadió Eatough.
Informando: http://elarcadelmisterio.blogspot.com/
Fuente: ABC
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