La gravedad de un agujero negro supermasivo confirma la Teoría de la Relatividad

NGC 1365

Aquí se ve a la galaxia espiral barrada NGC 1365 que se encuentra en el núcelo de galaxias de Fornax a más de 60 millones de años luz de distancia. /Crédito: http://www.dailygalaxy.com

Dos observatorios de rayos X que se encuentran en el espacio han podido medir definitivamente, y por primera vez, la velocidad a la que rota un agujero negro el cual tiene una masa superior a 2 millones de veces la de nuestro Sol y que yace en el corazón de gas y polvo de una galaxia llamada NGC 1365.

Medir la rotación de un agujero negro supermasivo resulta fundamental para comprender su pasado y el de la galaxia en la que se hospeda. Y estas observaciones son una prueba, también, de la veracidad de la teoría General de la Relatividad que afirma que la gravedad puede doblar el espacio-tiempo que, al fin y al cabo, es el que le da forma al universo y a la luz que viaja a través de este.

Los astrónomos han podido determinar que este agujero negro gira casi tan rápido como la teoría de la relatividad lo permite. El descubrimiento, que ha aparecido detallado en la revista Nature, resuelve un debate de muchos años sobre medidas similares en otros agujeros negros y el cual dará lugar a una mejor comprensión de cómo evolucionan éstos y las galaxias.

“Podemos rastrear la materia que se arremolina y que luego es tragada por un agujero negro detectando las emisiones de rayos-X que fueron emitidas en las regiones muy cercanas a éste”, afirmó la coautora del estudio, Fiona Harrison, del Instituto de Tecnología de California. “La radiación que vemos es deformada y distorsionada por el movimiento de partículas y por la poderosa fuerza de gravedad del agujero negro”, agregó.

Hay que decir que NuSTAR (siglas de Nuclear Spectroscopic Telescope Array), es el observatorio que fue lanzado en Junio de 2012 y que ha sido diseñado con el propósito de detectar rayos X de alta energía con gran detalle, y que sirve de complemento a otros telescopios, como el XMM-Newton, que observan también ondas de rayos-X pero que tienen menor energía. Los científicos han utilizado este y otros telescopios para estimar la velocidad a la que giran los agujeros negros.

Hasta ahora, estas medidas no eran certeras debido a la presencia de nubes de gas que habían ocultado a los agujeros negros y habían confundido los resultados. Pero, con la ayuda del observatorio XMM-Newton, el NuSTAR fue capaz de ver en regiones más amplias del espectro de Rayos-X y penetrar de forma más profunda en la región que se encuentra alrededor del agujero negro. La nueva información demuestra que los rayos-X no habían podido ser deformados por las nubes, pero sí por la tremenda fuerza de gravedad de dicho agujero. Esto prueba que la velocidad con la que gira un agujero negro puede ser determinada con muchísima precisión.

Estos monstruos, con masas miles de millones de veces superiores a la que tiene el Sol, se formaron como si fueran pequeñas semillas (en el universo temprano) que poco a poco fueron creciendo gracias a que se alimentaban de las estrellas y las galaxias que iban encontrando y, también, a que colisionaban con otros agujeros negros de otras galaxias que también iban emergiendo y haciéndose más grandes.

Debemos mencionar que los agujeros negros supermasivos están rodeados por un disco de acreción que se forma en la medida en que la gravedad presiona a la materia hacia adentro. La teoría de Einstein predice que entre más rápido gira uno de estos agujeros, más cerca se encontrará el disco de acreción. Y, entre más cerca se encuentre este disco de acreción, más poderosa será la fuerza de gravedad que hará que los rayos-X se deformen y que sean expulsados del disco.

Los astrónomos han podido observar estos defectos de deformación a través del análisis de la luz en rayos X emitida por partículas de hierro que se encuentran en el disco de acreción de la galaxia NGC 1365. Dicho análisis ha podido realizarse gracias a que, simultáneamente, utilizaron tanto el telescopio NuSTAR como el XMM-Newton para observar el agujero negro. Mientras que XMM-Newton reveló que la luz proveniente del hierro estaba siendo deformada, NuStar probó que esta distorsión provenía de la gravedad del agujero negro y no de las nubes de gas. Los datos arrojaron, además,  que el hierro estaba tan cerca del agujero negro que la gravedad producida por este debería ser la causa de la deformación.

Con la posibilidad de descartar a la nube de gas como efecto de distorsión, los científicos pueden ahora utilizar la distorsión en la firma del hierro para medir la velocidad de giro del agujero negro. El hallazgo podría aplicarse a muchísimos otros casos donde existen agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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