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Ciudad Acuña, Coahuila, México | 18/01/2020


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Los astrónomos recurren a la gravedad cósmica para crear un 'agujeronegro-scopio'

Los observatorios espaciales Integral, Fermi y Swift han usado la potencia de aumento de una lente cósmica para explorar las regiones interiores de un agujero negro supermasivo.

Los rayos gamma son radiación muy energética emitida por algunos de los objetos más energéticos de nuestro universo. De las regiones en torno a los agujeros negros, por ejemplo, salen chorros de rayos gamma desplazándose a casi la velocidad de la luz. Se cree que estos chorros son emitidos por material muy caliente que gira rápidamente a medida que cae en el hambriento agujero negro.

Nuestros telescopios nunca serán lo bastante poderosos como para mostrar estas regiones interiores, y los científicos se esfuerzan por examinar de forma precisa cómo se emiten estos chorros de rayos gamma al universo.

“Como no podemos ver claramente lo que está ocurriendo no entendemos del todo este fenómeno”, dice Andrii Neronov, de la Universidad de Ginebra, en Suiza, autor principal de la publicación que aparece hoy on-line en Nature Physics.

“Sin embargo, nuestro método nos ha permitido resolver con precisión esta región, y atisbar una parte del espacio inmediatamente alrededor de un agujero negro supermasivo conocido como PKS 1830-211.”

Este agujero negro está a muchos miles de millones de años luz de distancia. Ni el satélite de la ESA Integral, ni el telescopio de rayos gamma de la NASA, Fermi, pueden observar la región sin ayuda, pero una afortunada coincidencia juega a favor: las microlentes gravitacionales.
Simulated microlensing

“Desde la Tierra los agujeros negros son muy pequeños. Simplemente están demasiado lejos”, señala el Dr. Neronov. “Tratar de observar PKS 1830-211 es como tratar de observar una hormiga en la Luna”.

“Ninguno de nuestros telescopios puede observar nada tan pequeño, así que usamos un truco para resolver la hormiga: una lente gravitacional gigante”.

Los objetos cósmicos masivos, desde estrellas individuales a cúmulos de galaxias, deforman la luz que fluye a su alrededor con su gravedad, actuando como gigantes lentes de aumento.

El Dr. Neronov y sus colegas usaron una estrella situada entre su objetivo y la Tierra para hacer zoom en el agujero negro y medir el tamaño de la región que emite los chorros. Es la primera vez que este método se ha usado con rayos gamma.

Los astrónomos lograron así distinguir estructuras de la misma escala angular que la hormiga de la Luna. La franja de cielo observada cubre una región de unas cien veces la distancia Tierra-Sol. En términos astronómicos es muy pequeña.

“Nuestras observaciones demuestran que los rayos gamma proceden directamente de las inmediaciones del agujero negro mismo”, dice el Dr. Neronov. “Esto nos da alguna idea acerca de lo que es o no importante en el proceso de generación de los chorros”.

“Es sorprendente ser capaces de ver cosas tan pequeñas a tanta distancia de nosotros. Estoy muy emocionado de tener un 'agujeronegro-scopio’ para investigar las regiones internas de los chorros.

Observar las fuentes de rayos gamma con Integral, de la ESA, y Fermi y Swift, de la NASA, ha permitido a los astrónomos entender mucho mejor cómo se emite la radiación.

Los rayos gamma más energéticos, detectados por Fermi, se ve que salen de la base del chorro la región del tamaño de una hormiga en la Luna, mientras que los rayos gamma de menor energía, detectados por Integral, fueron emitidos desde una región más amplia, que rodea el conjunto.

El equipo recurrió a Integral y Swift para estudiar también rayos X. Descubrieron que estos rayos X emanan de una región en torno al agujero, unos 400.000 millones de kilómetros o más.

“Este agujero negro es uno de los más poderosos objetos de esta clase conocidos. Caracterizar por completo su emisión nos dará, con suerte, importantes pistas sobre cómo se forman estos chorros”, dice Erik Kuulkers, jefe científico de Integral, de la ESA.

“Por suerte, el agujero negro está en el área del espacio localizada hacia el centro de nuestra galaxia, de forma que Integral lo observa a menudo.

“Estas observaciones proporcionan información única acerca de los procesos de alta energía que tienen lugar en torno a los agujeros negros supermasivos, permitiéndonos observar estructuras muy pequeñas situadas a mucha distancia de nosotros”.

Nota a los editores

Los resultados aquí descritos se presentan en “Central engine of a gamma-ray blazar resolved through the “magnifying glass” of gravitational microlensing,” por A. Neronov, I. Vovk and D. Malyshev, publicado online en Nature Physics el 6 de julio.


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