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Objetos Gravastars, los casi Agujeros Negros.

En un momento se conjeturó con que los Agujeros Negros podrían no existir, y ser en realidad objetos muy obscuros en lugar de cuerpos de los que ni la luz escapa (pdp, 25/ene./2014, Los Agujeros Negros clásicos podrían no existir, https://paolera.wordpress.com/2014/01/25/los-agujeros-negros-clasicos-podrian-no-existir/).
Según S. Hawking, en el límite del Agujero Negro podrían generarse partículas y antipartículas, unas dentro y otras fuera. La partícula generada en el exterior del Agujero Negro podría escapar si está animada de la velocidad suficiente. Así el Agujero Negro terminó con menos energía ya que de ella se formaron dos partículas de las que una escapó. De esta manera, termina evaporándose.
Si este proceso ocurre durante el colapso del que nacería un Agujero Negro, la evaporación atentaría contra ese colapso y el objeto no llegaría al extremo de ser Agujero Negro. Sería un objeto obscuro, muy rojizo, ocre, ya que la luz perdería mucha energía en escapar de él.

El concepto de espacio vacío es un poco relativo.
En algunos casos, el vacío depende la las dimensiones involucradas. El camino que una partícula puede recorrer antes de chocar con otra, es una medida de la densidad del medio o de cuan vacío está ese medio. Decimos que el espacio exterior está vacío porque si cerramos el puño en ese ambiente, nada atrapamos. Lo mismo diría un microbio en un pelotero, el cual, para nosotros, está lleno de pelotitas (pdp, 19/feb./2016, El camino libre medio, https://paolera.wordpress.com/2016/02/19/caminando-el-espacio-vacio-vacio/).

En el vacío del espacio exterior se dan ciertas propiedades que son descriptas satisfactoriamente por la existencia de partícula virtuales. En otras palabras, el vacío se comporta como si estuviera habitado por ciertas partículas bien descriptas por la mecánica cuántica; así se habla del vacío cuántico.
Las partículas virtuales del vacío espacial podrían colaborar para la existencia de objetos parecidos a los Agujeros Negros; o sea, no tan negros.
Como estas partículas existen en todo el espacio vacío, también existirían dentro de los cuerpos incrustados en ese vacío, de hecho, esos cuerpos se formaron cuando la materia ocupó un lugar (compartió el vacío con esas partículas) y se condensó en un objeto.
Durante el colapso de los cuerpos muy masivos, esas partículas se ven sometidas a condiciones tales que terminan polarizadas. Bajo estas circunstancias, tienden a mantenerse alejadas y se opondrían al colapso. De esta manera, el cuerpo no sería tan compacto y no sería un Agujero Negro ya que la luz podría llegar a escapar. A estos hipotécticos objetos de los llama Gravastars (algo así como graviestrellas).
Los Gravastars, por ser muy masivos, generarían lentes gravitacionales, irradiarían rayos X de la materia recalentada por autofricción que cae en ellos en forma de remolino y hasta generarían ondas gravitacionales; todo con sutiles diferencias respecto a lo producido por los Agujeros Negros.

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Aún se los busca para verificar todas las condiciones necesarias para su existencia.

Referencias:

Fuentes:

pdp.

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El acercamiento de S2 a Sag. A*

A la memoria de Stephen William Hawking,  (Oxford, 8 de enero de 1942-Cambridge, 14 de marzo de 2018)

File:Stephen Hawking.StarChild.jpg

Imagen crédito de: NASA publicada en Wikipedia.

Hay una íntima relación entre la masa de nuestra Galaxia y su agujero negro central.
De hecho, se piensa que se han formado juntos. Para comprender mejor esa relación, es necesario saber la masa de nuestro agujero negro central supermasivo Sagitarius A* (Sag. A*).
Su nombre de debe a que es el principal (por eso la letra A) objeto activo (por eso el asterisco) en la región de Sagitario (pdp, 07/Ago./2017, El asterisco de Sag. A*, https://paolera.wordpress.com/2017/09/07/el-asterisco-de-sag-a/) . Como todo agujero negro, su actividad se debe a la caída arremolinada de materia, la que al autofriccionar, se recalienta y emite energía. Todo esto potencia la eyección de materia en forma de chorros bipolares.

Alrededor de Sag. A*, hay un enjambre de estrellas orbitándolo. Entre ellas, la catalogada como SO-2 o simplemente S2.

Image of the Galactic Centre

Imagen infrarroja crédito de ESO/MPE/S. Gillessen et al.

Se trata de una estrella caliente y brillante (de tipo B), a unos 26000 años luz de casa con una masa 15 veces la del Sol. Tiene una órbita muy alargada. En su máximo acercamiento a Sag. A*, pasa a tan sólo 18 mil millones de Kms. de éste, eso es 4 veces la distancia entre Neptuno y el Sol; lo que es muy cerca para una estrella y un agujero negro supermasivo. En ese punto de su trayectoria, el periastro, la gravedad mutua la llevará a tener una velocidad de 6000 Kms./seg.
Todo esto es sabido por observaciones realizadas con anterioridad, cuando en el año 2002 pasó por última vez por las extremas vecindades de Sag. A*.

Video: Motion of “S2” and other stars around the central Black Hole

noticiasdelcosmos
Publicado el 20 oct. 2012.

Para los próximos meses de este año, se espera que repita ese acercamiento y están todos atentos a su trayectoria. No sólo se espera calcular y mejorar la masa de Sag. A*, hasta ahora estimada en 4 millones de Soles, sino que se espera detectar un efecto relativístico.

Cuando tenga su máxima velocidad en el periastro, su órbita deberá mostrar una variación relativística conocida como precesión relativística. Ésta, consiste en una rotación del eje que de las ápsides, o sea del segmento que une el periastro con el apoastro (punto de la órbita más lejano al central, en este caso Sag. A*). Algo similar a lo que presenta Mercurio, lo que en un principio se pensó que era causado por el supuesto planeta Vulcano.

Video: The Galactic Center

Publicado el 20 feb. 2009.

Si S2 tiene una estrella compañera, cosa que no sería raro, ésta también sentiría los efectos gravitatorios de Sag. A* y modificaría la posición de S2.
No hay evidencias de esa compañera, la que, de existir, tendría una masa menor que 1,5 la del Sol y eso no alcanza para afectar sensiblemente la rotación que se espera detectar en la órbita de S2.

Referencia:

Fuente:

  • Draft version December 20, 2017, INVESTIGATING THE BINARITY OF S0-2: IMPLICATIONS FOR ITS ORIGINS AND ROBUSTNESS AS A PROBE OF THE LAWS OF GRAVITY AROUND A SUPERMASSIVE BLACK HOLE, Devin S. Chu et al.
    https://arxiv.org/pdf/1709.04890.pdf

pdp.

¿Se detecta el nacimiento de agujeros negros?

Cuando una estrella masiva muere en una explosión de supernova, deja un núcleo compacto.
Tan compacto es ese objeto, que sus electrones y protones de unen en neutrones, queda entonces una estrella de ese tipo.
Por conservación del momento angular, ese objeto compacto gira vertiginosamente, como el patinador cuando junta sus brazos al cuerpo mientras rota sobre sus patines.
Con tamaños comparables al de una luna o planeta menor, giran varias veces por segundo, los hay con rotaciones de miles de veces por segundo (imaginemos una pelota de 3 Kms. girando a mil veces por segundo). Suelen quedan como magnetares, que son objetos de gran campo magnético asociado a su rápida rotación a través de algo parecido a un efecto similar a un dínamo. Incluso pueden mostrar emisiones en rayos X o Gamma (en alta energía) producto de materia que aún los rodea y cae en ellos.
Eso sucede porque esa materia autofricciona y se recalienta muchísimo antes de caer en esas estrellas de neutrones – magnetares. Incluso suelen mostrar emisiones direccionadas en conos de luz como un faro, de eso de trata los púlsares (Hipertextual, 23/mar./2016, ¿Qué es una estrella de neutrones?, S. Campillo, https://hipertextual.com/2016/03/estrellas-de-neutrones).

Luego, la autogravitación de esas estrellas de neutrones puede continuar con la contracción, si es que tienen la suficiente masa. En ese caso, la gravedad superficial aumentará por acercarse cada vez más al centro del objeto, hasta que sea tan alta que no puede escapar ni la luz.
Nace así un agujero negro (AN), una región del espacio de donde no puede escapar ni la luz, o sea… nada, por ser la velocidad de la luz un límite físico. Incluso, el objeto central o estrella de Planck (en honor al padre de la Cuántica), puede ser menor que esa región por haber seguido contrayéndose y no lo notamos por no poder ver en el interior del AN. Estos objetos se caracterizan por su masa, carga eléctrica y rotación.

¿Qué es una estrella de neutrones?

Ilustración publicada en Hipertextual.

Pero de una estrella de neutrones a un AN, hay una transición.
Se han observado disminuciones en la actividad de rayos X y Gamma, seguidas de un abrupto decaimiento. Esto indicaría la disminución en su rotación y el final del funcionamiento de la “maquina central” del magnetar de gran masa, entre otras cosas.
De esta manera, estaría naciendo un AN. De estar en lo cierto, habría “avisos” naturales de los primeros días de existencia de un AN.

nuevoAN

Gráfico del flujo energético en el tiempo publicado en el trabajo de W. Chen et al.

El modelo indica que la disminución de la rotación del magnetar provoca la disminución o “meseta” de emisión de alta energía. En el nacimiento del AN, la actividad cae bruscamente. Luego, podría haber un aumento en energía de rayos X por acreción de materia remanente (incluso la generación de chorros de materia y energía) hasta que ese remanente desaparece.

Evidencias de este tipo, se observaron en la fuente de rayos gamma GRB 070110. Luego, si el modelo es correcto, ésta y otras fuentes similares, estarían señalando el nacimiento de nuevos AN.

Fuente:

pdp.

Tratando de ver a un agujero negro.

Artículo actualizado el 6/jun./2017 a las 12:00 HOA (GMT -3).
Está el proyecto de registrar la imagen de Sag. A*, el agujero negro supermasivo del centro de la Vïa Láctea.
Cuando un objeto masivo colapsa, su superficie se acerca al centro y eso hace que si gravedad superficial aumente. Llega un momento que ni la luz puede escapar, a ese radio del objeto se lo llama horizonte de sucesos o radio de Schwarzschild (https://es.wikipedia.org/wiki/Radio_de_Schwarzschild).
Ahí nace el agujero negro (https://es.wikipedia.org/wiki/Agujero_negro). Lo interesante, es que el objeto puede seguir colapsando y ser menor aún, pero eso no lo podemos ver por estar dentro del horizonte de sucesos.

La pregunta es ¿qué se piensa registrar si nada puede verse de él?.
Bien, el agujero negro, está rodeado de materia que cae en él a medida que lo orbita. Materia que cae en forma de espiral. En ese proceso, autofricciona, se recalienta y emite mucha energía. Eso es lo que se puede registrar, la energía que aparece en el límite del agujero negro.

El agujero negro (en realidad su vecindad) es muy activo en rayos X. Luego podría ser fotografiado en esas frecuencias, de hecho se hizo.
El problema es que el polvo del disco galáctico en cuyo centro se encuentra el agujero negro, no deja pasar mucha de esa energía y se pierde mucha información.
La energía infrarroja, o mejor, las radio ondas, tienen mayor longitud de onda (menor frecuencia) y eso atraviesa el polvo que hay en dirección al centro galáctico.
El problema es la resolución, el detalle fino de lo que se puede observar.
Eso depende de la longitud de onda observada y del tamaño (diámetro) del detector usado. En radio-ondas, las longitudes de onda y el tamaño de los radio-telescopios no permiten la resolución deseada pese a que los hay de gran tamaño.
La idea es vincular varios radio-telescopios en todo el Mundo. Eso es un “arreglo” de instrumentos que los hace funcionar como uno gigantesco y permitiría tener la resolución deseada.

Se espera “ver” la sombra del agujero negro recortada frente a la energía que lo rodea.

Testing general relativity using the black hole shadow.

Simulación de posibles formas de la sombra del agujero negro contra la energía que lo rodea – Crédito: D. Psaltis & A. Broderick.

Puede que su sombra sea esférica, aunque puede estar deformada por características del agujero negro. Puede ser prolada (imagen de la izquerda) u oblada (imagen de la derecha)

Fuente:

pdp.

 

 

Las variaciones de brillo del agujero negro HLX-1.

Recientemente se está hablando mucho de fotografiar un agujero negro (AN).
Si bien la luz no escapa de un AN, en sus vecindades hay emisiones de energía (luz) que se pueden registrar. Luego, no estaríamos viendo al AN, pero si a su entorno cercano.
El material que suele rodearlo, va cayendo en forma de espiral y autofricciona. Eso hace que se caliente y emita energía. A su vez, es materia y energía pueden superar la capacidad de absorción a través de la superficie del AN y desviarse hacia los polos, como envloviéndolo, colaborando con la producción de chorros bipolares de materia y energía (pdp, 20/12/2013, Primera aproximación a los chorros de materia relacionados con discos de acreción, https://paolera.wordpress.com/2013/12/20/primera-aproximacion-a-los-chorros-de-materia-relacionados-con-discos-de-acrecion/).

Eso es lo que podríamos ver de un AN.
Un ejemplo lo ofrece el AN de masa intermedia HLX-1.
Se encuentra relacionado a la galaxia ESO 243-49 en el cúmulo de galaxias Abell 2877 (Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/HLX-1).

File:ESO 243-49 (HST).jpg

Imagen de ESO 243-49 y HLX-1 (es el objeto azulado señalado por un círculo) publicada en Wikipedia. crédito NASA.

Está a unos 300 millones de años luz de casa con una masa de 20 mil soles. No se sabe si está orbitando a ESO 243-49 o si es una casual vinculación dentro de Abell 2877.

hlx-1

Imagen donde se aprecia la variación de brillo (visual) de HLX-1 publicada en el trabajo de R. Soria et al.

HLX-1, mostró variaciones de brillo desde 2010 (con magnitud absoluta visual de -11) a 2013 (con magnitud abslotuta visual de -10). Seguramente rodeado de un gran disco de acreción de materia, la mayor parte de la radiación se produce en el anillo más cercano al AN. Allí, variaciones del flujo de materia en forma de vientos hacen variar la producción de energía.

Fuente:

  • MNRAS 000, 1–22 (2017) Preprint 20 April 2017, Outbursts of the intermediate-mass black hole HLX-1: a wind instability scenario, Roberto Soria et al.
    https://arxiv.org/pdf/1704.05468.pdf

pdp.

El transitorio superluminoso ASASSN-15lh, no habría sido una supernova.

Para Julio del 2015, se detectaba el transitorio luminoso más conocido hasta la época (y hoy en día, septiembre del 2016), por lo que se lo tomó como un evento de supernova superluminosa.
Superando ampliamente a las supernovas previamente detectadas, este transitorio fue catalogado como ASASSN-15lh.
Recordemos que las supernovas brillan más que toda la galaxia hospedante; ésta superó esos valores cómodamente.
Pero hay ciertas cosas que ponen en duda a la naturaleza de esa tremenda fulguración.
Las supernovas superluminosas pobres en hidrógeno como ésta, se suelen dar en regiones de formación estelar en galaxias enanas, y ésta se dio en una galaxia luminosa con una formación estelar modesta. Además, hay indicios de gas muy ionizado en la dirección de la visual. Este transitorio, fue detectado en el centro (o muy cerca de él) de una galaxia “pasiva” donde no suelen haber estrellas muy masivas para producir fenómenos de supernovas superluminosas.
Luego, se complica el escenario para una supernova superliminosa.
La otra opción es la de un agujero negro, en este caso en el centro (o muy cerca de él) de la galaxia.

Star burst:  superluminous supernova ASASSN-15lh

La tremenda fulguración observada desde un sistema planetario cercano a ella. Ilustración del Beijing Planetarium/Jin Ma publicada en New Scientist.

Con una masa mayor a las 10^8 (100 000 000 ) masas solares, pudo desgarrar a una estrella de tipo solar. En tal caso, la materia de la estrella cae arremolinándose sobre el agujero negro. Autofricciona calentándose y produciendo la colosal fulguración observada. Más aún, luego del transitorio, se detectó actividad en el ultravioleta (algo quedó muy caliente) y sin indicios de material nebular; lo que sostiene más aún la idea de la estrella desgarrada por un agujero negro alejando la idea de la supernova superluminosa.

Referencia:

Fuente:

pdp.

B3 1715+425, un posible agujero negro solitario.

Cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros centrales danzan cada vez más rápido y cerca hasta que se unen. Luego, la radiación de energía en forma de ondas gravitatorias puede no ser igual en todas direcciones. En ese caso, el máximo irradiado en una dirección preferencial, hace que el agujero negro resultante salga empujado como un agujero negro en retroceso.
Puede abandonar la galaxia o bien puede adquirir una órbita estirada alrededor del centro de masas dela galaxia resultante; o sea, casi alrededor del centro de la galaxia.
En ambos casos, se observaría la radiación producida por un agujero negro desprovisto de la clásica materia a su alrededor. Energía nacida en el borde del agujero negro por la poca materia que lo rodea cayendo en él. Un agujero negro solitario y casi desnudo, solamente rodeado de algunas estrellas que lo siguen a manera de escombros galácticos.

La fuente de energía B3 1715+425, es muy potente para no ser un agujero. Es más, su galaxia hospedante ZwCl 8183, muestra poca materia para un agujero negro tan importante.

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Imagen publicada en el trabajo de J. J. Condon et al.. La Cruz señala el centro de la galaxia y el círculo señala al agujero negro solitario.

Todo indica que se trata de un agujero negro solitario, seguido de materia y estrellas que resultaron escoltarlo luego de la fusión de galaxias, devorando lo que encuentra a su paso, sin disco de materia de llegue a opacar la radiación resultante.
Si las galaxias fueron desmenuzadas por la mutua gravitación en un encuentro entre ellas, este agujero negro resultado de la unión de los de cada una, sufrió un retroceso y se encuentra en una órbita que lo aleja del centro galáctico antes que el sistema termine de fusionarse.

 

Fuente:

pdp.