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    Los científicos pueden haber descubierto una clase completamente nueva de agujeros negros

    Crédito:CC0 Public Domain

    Los agujeros negros son una parte importante de cómo los astrofísicos dan sentido al universo, tan importante que los científicos han estado tratando de construir un censo de todos los agujeros negros de la Vía Láctea.

    Pero una nueva investigación muestra que su búsqueda podría haber perdido una clase completa de agujeros negros que no sabían que existían.

    En un estudio publicado hoy en la revista Ciencias , Los astrónomos ofrecen una nueva forma de buscar agujeros negros, y mostrar que es posible que haya una clase de agujeros negros más pequeños que los agujeros negros más pequeños conocidos en el universo.

    "Estamos mostrando este indicio de que hay otra población por ahí que todavía tenemos que investigar realmente en la búsqueda de agujeros negros". "dijo Todd Thompson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio.

    "La gente está tratando de comprender las explosiones de supernovas, cómo explotan las estrellas negras supermasivas, cómo se formaron los elementos en estrellas supermasivas. Entonces, si pudiéramos revelar una nueva población de agujeros negros, nos diría más sobre qué estrellas explotan, que no que forman agujeros negros, que forman estrellas de neutrones. Abre una nueva área de estudio ".

    Imagine un censo de una ciudad que solo contara personas de 5'9 "o más alto, e imagine que los censistas ni siquiera sabían que existían personas de menos de 5'9". Los datos de ese censo estarían incompletos, proporcionando una imagen inexacta de la población. Eso es esencialmente lo que ha estado sucediendo en la búsqueda de agujeros negros, Dijo Thompson.

    Los astrónomos llevan mucho tiempo buscando agujeros negros, que tienen tirones gravitacionales tan feroces que nada, no importa, no radiación — puede escapar. Los agujeros negros se forman cuando algunas estrellas mueren encogerse en sí mismos, y explotar. Los astrónomos también han estado buscando estrellas de neutrones:pequeñas, estrellas densas que se forman cuando algunas estrellas mueren y colapsan.

    Ambos podrían contener información interesante sobre los elementos de la Tierra y sobre cómo viven y mueren las estrellas. Pero para descubrir esa información, Los astrónomos primero tienen que averiguar dónde están los agujeros negros. Y para averiguar dónde están los agujeros negros, necesitan saber lo que buscan.

    Una pista:los agujeros negros a menudo existen en algo llamado sistema binario. Esto simplemente significa que dos estrellas están lo suficientemente cerca una de la otra como para estar unidas por la gravedad en una órbita mutua alrededor de la otra. Cuando una de esas estrellas muere, el otro puede quedarse, todavía orbitando el espacio donde vivió la estrella muerta, ahora un agujero negro o una estrella de neutrones, y donde se ha formado un agujero negro o una estrella de neutrones.

    Durante años, los agujeros negros que los científicos conocían tenían aproximadamente entre cinco y 15 veces la masa del sol. Las estrellas de neutrones conocidas generalmente no son más grandes que unas 2,1 veces la masa del sol; si tuvieran más de 2,5 veces la masa del sol, colapsarían en un agujero negro

    Pero en el verano de 2017, un estudio llamado LIGO, el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser, vio dos agujeros negros fusionándose en una galaxia a unos 1.800 millones de años luz de distancia. Uno de esos agujeros negros tenía aproximadamente 31 veces la masa del sol; el otro tiene aproximadamente 25 veces la masa del sol.

    "Inmediatamente, todo el mundo estaba como 'wow, 'porque fue algo tan espectacular, ", Dijo Thompson." No solo porque demostró que LIGO funcionaba, sino porque las masas eran enormes. Los agujeros negros de ese tamaño son un gran problema, no los habíamos visto antes ".

    Thompson y otros astrofísicos habían sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros podrían tener tamaños fuera del rango conocido, y el descubrimiento de LIGO demostró que los agujeros negros podrían ser más grandes. Pero quedaba una ventana de tamaño entre las estrellas de neutrones más grandes y los agujeros negros más pequeños.

    Thompson decidió ver si podía resolver ese misterio.

    Él y otros científicos comenzaron a revisar datos de APOGEE, el Experimento de Evolución Galáctica del Observatorio Apache Point, que recogió espectros de luz de alrededor de 100, 000 estrellas en la Vía Láctea. Los espectros Thompson se dio cuenta, podría mostrar si una estrella podría estar orbitando alrededor de otro objeto:cambios en los espectros:un cambio hacia longitudes de onda más azules, por ejemplo, seguido de un cambio a longitudes de onda más rojas, podría mostrar que una estrella orbitaba a una compañera invisible.

    Thompson comenzó a revisar los datos, buscando estrellas que mostraran ese cambio, indicando que podrían estar orbitando un agujero negro.

    Luego, redujo los datos de APOGEE a 200 estrellas que podrían ser las más interesantes. Le dio los datos a un investigador asociado graduado en Ohio State, Tharindu Jayasinghe, que compiló miles de imágenes de cada sistema binario potencial de ASAS-SN, la encuesta automatizada All-Sky para supernovas. (ASAS-SN ha encontrado 1, 000 supernovas, y se ejecuta fuera del estado de Ohio).

    Su procesamiento de datos encontró una estrella roja gigante que parecía estar orbitando algo, pero ese algo, basado en sus cálculos, era probablemente mucho más pequeño que los agujeros negros conocidos en la Vía Láctea, pero mucho más grande que la mayoría de las estrellas de neutrones conocidas.

    Después de más cálculos y datos adicionales del espectrógrafo Tillinghast Reflector Echelle y el satélite Gaia, se dieron cuenta de que habían encontrado un agujero negro de baja masa, probablemente unas 3,3 veces la masa del sol.

    "Lo que hemos hecho aquí es idear una nueva forma de buscar agujeros negros, pero también hemos identificado potencialmente uno de los primeros de una nueva clase de agujeros negros de baja masa que los astrónomos no conocían previamente ", dijo Thompson." Las masas de cosas nos dicen acerca de su formación y evolución, y nos hablan de su naturaleza ".


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