febrero 22, 2024

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La flexión gravitacional de la luz revela uno de los agujeros negros más grandes jamás descubiertos

La flexión gravitacional de la luz revela uno de los agujeros negros más grandes jamás descubiertos

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La impresión de un artista de un agujero negro, en la que el intenso campo gravitatorio de un agujero negro deforma el espacio a su alrededor. Esto distorsiona las imágenes de la luz de fondo, alineadas casi directamente detrás de ella, en distintos anillos circulares. El efecto gravitatorio de «lente» proporciona un método de observación para inferir la existencia de agujeros negros y medir su masa, en función de la importancia de la curvatura de la luz. El telescopio espacial Hubble apunta a galaxias distantes cuya luz pasa muy cerca de los centros de las galaxias anidadas en primer plano, que se espera que alberguen agujeros negros supermasivos de más de mil millones de veces la masa del Sol. Crédito de la imagen: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

Un equipo de astrónomos ha descubierto uno de los agujeros negros más grandes jamás descubiertos, aprovechando un fenómeno llamado lente gravitacional.

El equipo, dirigido por la Universidad de Durham en el Reino Unido, utilizó lentes gravitacionales, donde una galaxia en primer plano dobla y magnifica la luz de un objeto distante, y simulaciones de supercomputadoras en las instalaciones de DiRAC HPC, lo que permitió al equipo examinar de cerca cómo la luz es doblada por un Agujero negro dentro de una galaxia A cientos de millones de años luz de distancia de la Tierra.

Encontraron un agujero negro supermasivo, un objeto de más de 30 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, en la galaxia de primer plano, una escala rara vez vista por los astrónomos.

Este es el primer agujero negro descubierto con esta técnica, ya que el equipo simula la luz que viaja a través del universo cientos de miles de veces. Cada simulación incluye un agujero negro de masa diferente, que altera el viaje de la luz a la Tierra.

Cuando los investigadores incluyeron un agujero negro supermasivo en una de sus simulaciones, el camino tomado por la luz de la galaxia distante para llegar a la Tierra coincidió con el camino visto en imágenes reales tomadas por el Telescopio Espacial Hubble.

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Los resultados fueron publicados hoy en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Un video que muestra cómo los astrónomos usaron lentes gravitacionales para descubrir un agujero negro de 30 mil millones de veces la masa del Sol en una galaxia a 2 mil millones de años luz de distancia. Crédito: Universidad de Durham

El autor principal, el Dr. James Nightingale, del Departamento de Física de la Universidad de Durham, dijo: «Este agujero negro en particular, de aproximadamente 30 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, es uno de los más grandes jamás descubiertos y está en el límite superior de lo grande que podemos ser. Creo que los agujeros negros pueden convertirse en teóricos, por lo que es un descubrimiento muy emocionante».

La lente gravitacional ocurre cuando el campo gravitacional de una galaxia en primer plano parece desviar la luz de una galaxia en segundo plano, lo que significa que lo notamos con más frecuencia.

Como una lente real, esta también magnifica la galaxia de fondo, lo que permite a los científicos estudiarla con mayor detalle.

Imagen fija de video – agujero negro – geometría de la lente. Crédito: Universidad de Durham
Imagen fija de video – agujero negro – imagen observada. Crédito: Universidad de Durham

El Dr. Nightingale dijo: «La mayoría de los agujeros negros grandes que conocemos están en un estado activo, donde la materia que se acerca al agujero negro se calienta y libera energía en forma de luz, rayos X y otras radiaciones».

Sin embargo, las lentes gravitacionales permiten estudiar agujeros negros inactivos, algo que actualmente no es posible en galaxias distantes.Este enfoque podría permitirnos detectar muchos más agujeros negros fuera de nuestro universo local y revelar cómo evolucionaron estos objetos exóticos en el tiempo cósmico. .”

El estudio, en el que también participa el Instituto Max Planck de Alemania, abre la tentadora posibilidad de que los astrónomos puedan descubrir agujeros negros inactivos, más masivos de lo que se pensaba anteriormente, e investigar cómo se vuelven tan masivos.

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La historia de este mismo descubrimiento comenzó en 2004 cuando el profesor Alastair Edge, astrónomo de la Universidad de Durham, notó un arco gigante de una lente gravitacional al revisar las imágenes del SGS.

Imagen fija de video – agujero negro – masa entera. Crédito: Universidad de Durham
Imagen fija de video de un agujero negro supermasivo supermasivo. Crédito: Universidad de Durham
Imagen fija de video de un agujero negro: masa muy baja. Crédito: Universidad de Durham

Avance rápido 19 años y con la ayuda de algunas imágenes de alta resolución del Telescopio Hubble de la NASA y las instalaciones de la supercomputadora DiRAC COSMA8 en la Universidad de Durham, el Dr. Nightingale y su equipo pudieron revisar esto y explorarlo más a fondo.

El equipo espera que este sea el primer paso para permitir una exploración más profunda de los misterios de los agujeros negros, y que los futuros telescopios a gran escala ayuden a los astrónomos a estudiar agujeros negros distantes para aprender más sobre su magnitud y tamaño.

más información:
James Nightingale et al., Abell 1201: Detección de un agujero negro supermasivo en lentes gravitacionales fuertes, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad587

Información del diario:
Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society