A cincuenta y cinco millones de años luz de distancia, en la galaxia conocida como M87, se encuentra un agujero negro supermasivo. Se trata de un agujero negro activo con una masa de 6.500 millones de soles, y en 2019 fue el primer agujero negro fotografiado directamente. Una imagen de radio tomada por el Event Horizon Telescope (EHT) muestra un halo de luz ambiental distorsionado por la gravedad del agujero negro y dirigido hacia nosotros. En un lado del halo la luz es más brillante, lo que según la teoría de la relatividad general se debe a la rotación o rotación del agujero negro. Esta fue la primera confirmación directa de que el agujero negro está girando. Un nuevo estudio publicado en naturaleza Nos dio más pistas rotativas.
No es sorprendente que el agujero negro supermasivo orbite en M87. Todo, desde las estrellas hasta los planetas, gira, por lo que los astrónomos esperan que todos los agujeros negros también lo hagan. El desafío es demostrarlo. Debido a que los agujeros negros no tienen características superficiales, la única forma de determinar el giro de un agujero negro es mediante su efecto de torsión en el espacio y el tiempo y cómo afecta eso a la luz, el gas y el polvo cercanos. Las observaciones del EHT son consistentes con la existencia de un agujero negro en rotación, pero, por supuesto, esto supone que la teoría de la relatividad general de Einstein es correcta. Por lo tanto, sería bueno tener alguna evidencia rotacional que no se base en esta suposición.
Este nuevo estudio investiga el efecto de rotación conocido como precesión. Es posible que hayas notado este efecto en cosas como las peonzas. Si ajusta la rotación superior, puede notar que su dirección cambia lentamente. El eje de rotación avanza gracias a la fuerza de la gravedad de la Tierra intentando hacerlo caer. Muchos objetos giratorios avanzan. La Tierra, por ejemplo, avanza gracias a la gravedad de la Luna. Por esta razón, durante miles de años La Estrella Polar no era Polaris, sino la estrella Thuban en la constelación de Draco..
Debido a que el agujero negro en M87 está activo, genera chorros masivos que se alejan de los polos de giro del agujero negro a casi la velocidad de la luz. Si el agujero negro se está moviendo, la dirección de esos chorros debería cambiar con el tiempo. Esto es lo que investigó el nuevo estudio.
El equipo analizó más de 17 años de datos de radio sobre el chorro del agujero negro y descubrió que la dirección del chorro cambiaba poco con el tiempo. Oscila unos 10 grados con un ciclo periódico de 8 a 10 años. Esto significa que el eje de rotación del agujero negro se mueve dentro de este rango. Dado que la precesión es un efecto directo de la rotación, esto confirma que el agujero negro está girando.
Aunque el equipo confirmó la rotación, el estudio plantea la pregunta de exactamente por qué se mueve el agujero negro. La Tierra y sus cumbres avanzan porque están sometidos a la atracción gravitacional de otro cuerpo. El agujero negro M87 es el más masivo de la habitación y ningún objeto cercano tiene una masa similar. Entonces, ¿qué pasa? La respuesta podría estar en Efecto Lense-Tirring, también conocido como arrastre de neumáticos.. En la relatividad general, una masa en rotación deforma el espacio-tiempo a su alrededor, lo que significa que cualquier cosa que la orbite puede tener una órbita sesgada. Para objetos como la Tierra, el efecto es pequeño, aunque perceptible. En el caso de los agujeros negros, el efecto de rotación de lentes puede ser poderoso. Esto probablemente hace que el disco de acreción de material que rodea al agujero negro esté ligeramente sesgado y, a medida que el agujero negro consume su materia, ejerce un ligero torque sobre el agujero negro, provocando que se mueva. Si esto es cierto, los chorros de muchos agujeros negros supermasivos deberían experimentar un efecto similar.
Lo bueno de este estudio es que nos brinda datos poderosos sobre el comportamiento dinámico de un agujero negro. No tenemos que depender exclusivamente de modelos computacionales para comprender cómo interactúan los agujeros negros con su entorno. Ahora podemos comparar modelos con datos, lo que nos ayudará no sólo a comprender mejor los agujeros negros, sino también las galaxias en las que viven.
referencia: Cui, Yuzhou y col. «Una boquilla de pre-chorro conectada a un agujero negro giratorio en M87«. naturaleza 621.7980 (2023): 711-715.
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