Corolario de la teoría de Einstein
En 1916, Karl Schwarzschild predijo los agujeros negros como un fenómeno teórico.
Estallidos de rayos gamma
En la década de 1930, el astrofísico indio SubramanianChandrasekhar estudió lo que le sucede a una estrella cuando se queda sin combustible. Descubrió que el resultado final depende de la masa de la estrella. Si esta estrella es realmente grande, digamos, con una masa de 20 soles, entonces su denso núcleo colapsa hasta convertirse en un agujero negro.
Estallidos de rayos gamma detectados por equipos terrestres. (Crédito de la imagen: NASA / Swift / Cruz deWilde)
Todo esto sucede increíblemente rápido, enen cuestión de segundos y libera una enorme cantidad de energía en forma de explosión de rayos gamma. Esta llamarada puede emitir tanta energía al espacio como la que emite una estrella ordinaria durante toda su vida. Y los telescopios en la Tierra han detectado varios eventos de este tipo cuando nacen agujeros negros, a pesar de estar a una distancia de miles de millones de años luz.
Ondas gravitacionales
Los agujeros negros no siempre existen aisladosa veces aparecen en parejas, orbitando entre sí. Cuando hacen esto, la interacción gravitacional entre ellos crea ondas en el espacio-tiempo que se extienden como ondas gravitacionales. Por cierto, esta es otra predicción de la teoría de la relatividad de Einstein.
La impresión de un artista de ondas gravitacionales.Los agujeros negros que orbitan entre sí crean ondas en el espacio-tiempo que viajan hacia afuera en forma de ondas gravitacionales (Imagen cortesía de R. Hurt / Caltech-JPL).
Observatorios como LIGO y Virgo brindan a los científicosla capacidad de detectar estas ondas. Los físicos anunciaron el primer descubrimiento asociado con la fusión de dos agujeros negros en 2016. A medida que aumenta la sensibilidad del detector, los científicos están detectando otros eventos que han desencadenado ondas gravitacionales. Por ejemplo, la colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones, que tuvo lugar mucho más allá de la Vía Láctea, a una distancia de 650 millones a 1,5 mil millones de años luz de la Tierra.
Satélite invisible
Otra prueba de la existencia de los agujeros negros— su influencia gravitacional sobre otras estrellas. Mientras observaban el habitual par de estrellas en rotación HR 6819 en 2020, los astrónomos notaron rarezas en su movimiento.
El grabado del artista muestra las órbitas de los objetos en el triple sistema HR 6819 (Imagen cortesía de L. Calzada / ESO)
Solo pueden explicarse por la presenciatercero, objeto completamente invisible. Los científicos calcularon su masa (resultó ser cuatro veces la del Sol) y se dieron cuenta de que solo podía ser un agujero negro. Por cierto, es uno de los más cercanos a la Tierra, ubicado a solo 1000 años luz de ella.
Objeto de rayos x
El primer objeto que los científicos reconocieron.el objeto Cygnus X-1 (o Cyg X-1) se convirtió en un agujero negro. Se trata de una fuente de rayos X en la constelación de Cygnus, descubierta en 1964. Casi de inmediato, los astrónomos supusieron que la fuente de la radiación era un agujero negro, que se encuentra en un sistema binario junto con una supergigante azul. Sin embargo, muchos expertos creían que todas las pruebas de su existencia eran indirectas y que Cygnus X-1 podría ser, por ejemplo, una estrella de neutrones. El astrónomo y divulgador científico británico Stephen Hawking apostó en 1974 que esto no es así.
El principal obstáculo para reconocer Cygnus X-1 como un agujero negro es la incertidumbre de la distancia al objeto. Sin embargo, en 2011 los astrónomos lo calcularon.
El agujero negro Cygnus X-1 está extrayendo material de una estrella compañera azul masiva. (Imagen cortesía de NASA / CXC)
Los autores del nuevo trabajo analizaron los datos.recopilados por los radiotelescopios Very Long Baseline Array. Según los científicos, la distancia a Cygnus X-1 es de 6050 años luz ±400 años luz. Además, la masa de la supergigante azul es 19 veces la masa del Sol y la propia fuente de rayos X es 14,8 veces la masa solar.
El nuevo valor de masa es mucho mayor que el valor crítico.el límite que separa una estrella de neutrones y un agujero negro (después de la “muerte” una estrella grande puede convertirse en uno de estos objetos). Por lo tanto, el nuevo trabajo proporciona evidencia de que el primer agujero negro efectivamente lo es.
Agujeros negros supermasivos
Los datos de los científicos indican que, además deExisten agujeros negros ordinarios y supermasivos. Cada uno de ellos tiene millones o incluso miles de millones de masas solares, y se esconden en los centros de las galaxias desde el comienzo mismo de la historia del Universo.
En el centro de nuestra galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo en una región conocida como Sagitario A.
(Crédito de la imagen: ESA - C. Carreau)
Según la NASA, los agujeros negros centrales enLas galaxias están rodeadas de discos de acreción que emiten una intensa radiación en todas las longitudes de onda de la luz. Los científicos tienen evidencia de que uno de ellos, el objeto masivo y compacto Sgr A * (Sagitario A *), está ubicado en el centro de la Vía Láctea. Cuanto más cerca están las estrellas, más giran, hasta un 8% de la velocidad de la luz. Actualmente se estima que el agujero negro central de la Vía Láctea tiene alrededor de 4 millones de masas solares.
Espaguetificación
Más evidencia de la existencia de agujeros negros -esto es espaguetificación. Durante este proceso, la tremenda fuerza gravitacional del agujero negro atrae al objeto en finas hebras. Esto suele ocurrir con una estrella que se ha acercado a un agujero negro. En octubre de 2020, los astrónomos presenciaron la espaguetificación. Vieron un destello de luz de una estrella cuando un agujero negro la desgarró. Ocurrió en una galaxia a 215 millones de años luz de la Tierra.
Y finalmente, una imagen directa
En abril de 2019, los científicos obtuvieron la primera imagen directa del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia activa Messier 87.
Disco de acreción
Esta fotografía fue tomada por astrónomos usandoel telescopio Event Horizon. De hecho, este no es un instrumento, sino una gran red de telescopios esparcidos por todo el mundo. La foto muestra claramente la sombra oscura de un agujero negro solar de 6.500 millones contra el resplandor naranja del disco de acreción circundante.
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LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) es un observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser.
Virgo es un detector de ondas gravitacionales franco-italiano ubicado en EGO (Observatorio Gravitacional Europeo).