Primera observación directa de un pequeño agujero negro orbitando otro

Varios grupos de investigación internacionales han confirmado la teoría de que existe un agujero negro orbitando otro de mayor tamaño. en la galaxia OJ 287, a 3.500 millones de años luz de distancia.

En 2021, el cazador de exoplanetas TESS de la NASA apuntó a esta galaxia para ayudar a los astrónomos a confirmar la teoría propuesta inicialmente por investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, de dos agujeros negros en el centro de la galaxia. Los investigadores encontraron evidencia indirecta de que Un agujero negro muy masivo en OJ 287 orbita alrededor de un agujero negro gigante 100 veces su tamaño.

Para verificar la existencia del agujero negro más pequeño, TESS monitorizó el brillo del agujero negro primario y el chorro asociado a él. La observación directa del agujero negro más pequeño que orbita alrededor del más grande es muy difícil, pero su presencia fue revelada a los investigadores por un repentino estallido de brillo.

El satélite TESS detectó la llamarada prevista el 12 de noviembre de 2021 a las 02.00 UTC, y las observaciones fueron publicadas recientemente en un estudio en La revista astrofísica por Shubham Kishore, Alok Gupta (Instituto de Investigación de Ciencias Observacionales Aryabhatta, India) y Paul Wiita (The College of New Jersey, EE. UU.).

El evento duró sólo 12 horas.. Esta corta duración muestra que es muy difícil encontrar una ráfaga de gran brillo a menos que se sepa de antemano su momento. En este caso, la teoría de los investigadores de Turku resultó ser correcta y TESS fue dirigido al OJ 287 en el momento justo. El descubrimiento también fue confirmado por el telescopio Swift de la NASA, que también apuntó al mismo objetivo.

Además, una gran colaboración internacional liderada por Staszek Zola de la Universidad Jagellónica de Cracovia, Polonia, detectó el mismo evento utilizando telescopios en diferentes partes de la Tierra, de modo que siempre era de noche al menos en una de las ubicaciones del telescopio durante todo el día. Además, un grupo de la Universidad de Boston dirigido por Svetlana Jorstad y otros observadores confirmaron el descubrimiento estudiando la polarización de la luz antes y después de la llamarada.

En un nuevo estudio que combina todas las observaciones anteriores, el profesor Mauri Valtonen y su equipo de investigación de la Universidad de Turku han demostrado que el estallido de luz de 12 horas provino del agujero negro más pequeño en órbita y sus alrededores. Este estudio fue publicado en The Astrophysical Journal Letters.

El rápido estallido de brillo se produce cuando el agujero negro más pequeño «traga» una gran porción del disco de acreción que rodea al agujero negro más grande, convirtiéndolo en un chorro de gas que sale hacia afuera.

El chorro del agujero negro más pequeño es entonces más brillante que el del agujero negro más grande durante unas 12 horas. Esto hace que el color de OJ287 sea menos rojizo o amarillo, en lugar del rojo normal. Después de la explosión, vuelve el color rojo. El color amarillo indica que durante el período de 12 horas estamos viendo luz del agujero negro más pequeño. Se pueden inferir los mismos resultados de otras características de la luz emitida por OJ287 durante el mismo período de tiempo..

«Por lo tanto, ahora podemos decir que hemos ‘visto’ un agujero negro en órbita por primera vez, de la misma manera que podemos decir que TESS ha visto planetas orbitando otras estrellas. Y como ocurre con los planetas, es extremadamente difícil obtener una imagen directa del agujero negro más pequeño. De hecho, debido a la gran distancia de OJ 287, cercana a los cuatro mil millones de años luz, probablemente pasará mucho tiempo antes de que nuestros métodos de observación se hayan desarrollado lo suficiente como sea posible. capturar una imagen incluso del agujero negro más grande», dice es una declaración Profesor Valtonen.

«Sin embargo, el agujero negro más pequeño pronto podría revelar su existencia de otras maneras, ya que se espera que emita ondas gravitacionales de nanohercios. Las ondas gravitacionales de OJ 287 deberían ser detectables en los próximos años mediante matrices de sincronización de púlsares en proceso de maduración», dice A. Gopakumar del Instituto Tata de Investigación Fundamental de la India.