Los telescopios revelan la rápida rotación del agujero negro de la Vía Láctea, que deforma el espacio-tiempo

La ilustración de este artista muestra una sección transversal de un agujero negro supermasivo y el material circundante en el centro de nuestra galaxia. La esfera negra en el centro representa el horizonte de sucesos del agujero negro, el punto sin retorno del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Cuando se mira un agujero negro en rotación desde un lado, como se muestra en esta ilustración, el espacio-tiempo que lo rodea tiene la forma de una pelota de fútbol americano. El material amarillo anaranjado a ambos lados representa gas arremolinándose alrededor del agujero negro. Esta materia inevitablemente se precipita hacia el agujero negro y cruza el horizonte de sucesos una vez que adopta la forma esférica. Por lo tanto, la región dentro de la forma del balón de fútbol pero fuera del horizonte de sucesos se representa como una cavidad. Los puntos azules muestran chorros que se alejan de los polos del agujero negro en rotación. Crédito de la imagen: NASA/CXC/M.Weiss

• Un nuevo estudio puede ayudar a resolver la cuestión de qué tan rápido vía Lácteaenorme Agujero negro Giros.
• El agujero negro, conocido como Sagitario A* (Sgr A*), tiene una masa aproximadamente 4 millones de veces la del Sol.
• Usar NASAEn el Observatorio de rayos X Chandra de NSF y en el Very Large Array de NSF, este estudio encontró que Sgr A* está girando muy rápidamente.
• Esta alta rotación distorsiona el espacio-tiempo alrededor de Sagitario A*, por lo que parece tener la forma de una pelota de fútbol americano.

Esta ilustración artística muestra los resultados de un nuevo estudio del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia llamado Sagitario A* (abreviado Sgr A*). Este hallazgo encontró que Sagitario A* gira tan rápido que distorsiona el espacio-tiempo (es decir, el tiempo y las tres dimensiones del espacio) de modo que puede parecerse más a una pelota de fútbol.

Estos resultados se obtuvieron utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Very Large Array (VLA) Karl J. Jansky de NSF. Un equipo de investigadores ha aplicado un nuevo método utilizado rayos x Y datos de radio para determinar qué tan rápido gira Sgr A* en función de cómo fluye el material hacia y desde el agujero negro. Descubrieron que Sagitario A* gira con una velocidad angular de aproximadamente el 60% del valor máximo posible y con un momento angular de aproximadamente el 90% del valor máximo posible.

Los agujeros negros tienen dos propiedades básicas: su masa (cuánto pesan) y su giro (qué tan rápido giran). Determinar cualquiera de estos valores dice mucho a los científicos sobre cualquier agujero negro y cómo se comporta. En el pasado, los astrónomos han hecho varias otras estimaciones de la velocidad de rotación de Sagitario A* utilizando diferentes técnicas, con resultados que van desde que Sagitario A* no gira en absoluto hasta que gira casi a su velocidad máxima.

El nuevo estudio sugiere que Sagitario A*, de hecho, está girando muy rápidamente, aplastando el espacio-tiempo que lo rodea. La ilustración muestra una sección transversal del Arco A* y el material que lo orbita en el disco. La esfera negra en el centro representa el llamado horizonte de sucesos del agujero negro, el punto sin retorno del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

Cuando se mira un agujero negro en rotación desde un lado, como se muestra en esta ilustración, el espacio-tiempo que lo rodea tiene forma de pelota de fútbol. Cuanto mayor es la velocidad de giro, más plano se vuelve el balón de fútbol.

El material amarillo anaranjado a cada lado representa gas arremolinándose alrededor de Sagitario A*. Esta materia inevitablemente se precipita hacia el agujero negro y cruza el horizonte de sucesos una vez que adopta la forma esférica. Por lo tanto, la región dentro de la forma del balón de fútbol pero fuera del horizonte de sucesos se representa como una cavidad. Los puntos azules muestran chorros que se alejan de los polos del agujero negro en rotación. Si miramos el agujero negro desde arriba, a lo largo de la tobera de chorro, encontramos que el espacio-tiempo es circular.

Imagen de rayos X de Chandra de Sagitario A* y sus alrededores. Crédito: NASA/CXC/Universidad. De Wisconsin/Y.Bai, et al.

La rotación de un agujero negro puede servir como una importante fuente de energía. Los agujeros negros supermasivos producen flujos paralelos en forma de chorros cuando se les extrae su energía de giro, lo que requiere al menos algo de materia en las proximidades del agujero negro. Debido al combustible limitado alrededor de Sagitario A*, este agujero negro ha estado relativamente tranquilo en los últimos miles de años con chorros relativamente débiles. Sin embargo, este trabajo muestra que esto puede cambiar si aumenta la cantidad de material cerca de Sgr A*.

Para determinar el giro del agujero negro*, los autores utilizaron una técnica experimental denominada «método de flujo de salida» que detalla la relación entre el giro y la masa del agujero negro, las propiedades de la materia cerca del agujero negro y las propiedades del salida. El flujo paralelo hacia afuera produce ondas de radio, mientras que el disco de gas que rodea el agujero negro es responsable de emitir rayos X. Utilizando este método, los investigadores combinaron datos de Chandra y el VLA con estimaciones independientes de la masa del agujero negro de otros telescopios para limitar la rotación del agujero negro.

El artículo que describe estos hallazgos, dirigido por Ruth Daly (Universidad Estatal de Pensilvania), se publicó en la edición de enero de 2024 de la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Referencia: “Nuevos valores de giro de agujero negro para Sagitario A* obtenidos mediante el método de flujo de salida” por Ruth A Daly, Megan Donahue, Christopher P O'Dea, Biny Sebastian, Daryl Haggard y Anan Lu, 21 de octubre de 2023, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
doi: 10.1093/mnras/stad3228

Otros autores son Penny Sebastian (Universidad de Manitoba, Canadá), Megan Donahue (Universidad Estatal de Michigan), Christopher O'Dea (Universidad de Manitoba), Darrell Haggard (Universidad McGill) y Anan Lu (Universidad McGill).

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.