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La imagen muestra el disco de re-robo alrededor de un agujero negro, donde la parte interna del disco se balancea. | Crédito: NASA
Los astrónomos han visto una estrella balanceándose en su órbita alrededor del enorme agujero negro de un cuervo que la despedaza y se alimenta de su material estelar. La observación es evidencia de un fenómeno raro y tímido llamado “precesión de lente sedienta” o “marcos de arrastre”, donde un agujero negro que gira rápidamente arrastra la estructura espacial y el tiempo con su movimiento.
Esto se arremolina desde espacio tiempo surgió por primera vez de Albert Einstein‘Teoría de 1915 de Relevancia generalSe anticipaba que los objetos de masa eran “deformes” de la trama del espacio y el tiempo (unidos como una entidad llamada espacio-tiempo) y que la gravedad se debía a este efecto geométrico. Cuanto mayor sea la masa del objeto, mayor será su efecto sobre el espacio-tiempo y por tanto su influencia gravitatoria. En 1918, el concepto de objetos enormes que giran y arrastran consigo el espacio-tiempo adquirió relevancia general entre los físicos austriacos Josef Lense y Hans Tirring.
Desde entonces, sin embargo, este efecto ha sido difícil de ver para los científicos, lo que significa que la nueva investigación podría ofrecer una nueva forma para que los científicos estudien un giro de agujeros negrosLa forma en que se alimentan o “acumulan” un problema arrancado de las estrellas en los incidentes de perturbación de mareas (TDE), y cómo los TDES conducen a flujos de salida o potentes chorros.
“Nuestro estudio muestra la evidencia más convincente hasta el momento de Lense, el precursor de Thirring, un agujero negro que arrastra consigo el espacio-tiempo de la misma manera que una ramita podría hacer girar el agua arrastrándola en un remolino”, dijo en un comunicado un miembro del equipo Cosimo Inerra de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido. “Este es un verdadero regalo para los físicos, ya que confirmamos las predicciones hechas hace más de un siglo. No sólo eso, sino que estas observaciones también nos dicen más sobre la naturaleza del TDES, cuando una estrella es desgarrada por las tremendas fuerzas de gravedad operadas por un agujero negro”.
Mira el balanceo
El equipo investigó el predecesor de Lense-Thirring estudiando el TDE designado AT2020AFHD utilizando datos de rayos X recopilados por NASA Space Long, Neil Gehrels Observatory Swift (Swift) y observaciones de ondas de radio de Karl G. Jansky Array Very Large (VLA).
El TDE ocurre cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro masivo, y la influencia de la gravedad de ese titán cósmico, que puede ser tan grande como miles de millones de sol, produce fuerzas de marea dentro de la estrella que la presiona horizontalmente mientras la estira verticalmente al mismo tiempo. Este proceso, conocido como spaghetting, crea una cadena de pasta estelar que gira alrededor del agujero negro como fideos alrededor de un tenedor, formando una nube plana conocida como re-rag.
Una parte del disco de acumulación se introduce gradualmente en el agujero negro, pero estos titanes que dominan la galaxia son devoradores muy desordenados, y parte del material es canalizado desde los polos del agujero negro mediante potentes campos magnéticos. A partir de ahí, este problema se resuelve como chorros de plasma casi duales a la velocidad de la luz.
El disco de acumulación de estos agujeros negros que alcanzan el TDE y los chorros que explotan irradian brillantemente a lo largo de todo el espectro electromagnético, y debido a que estas emisiones se originan justo fuera del agujero negro, deberían verse afectadas por un predecesor sediento de lentes. Este efecto se convierte en una “bamboleo” de la materia orbital en el disco que se vuelve a aplastar alrededor del agujero negro supermasivo. De hecho, al observar 2020fhd, el equipo vio cambios rítmicos tanto en los rayos X como en las ondas de radio provenientes de este TDE, lo que sugería que el disco de rectificación y el chorro se balanceaban al unísono, con esta oferta cada 20 días.
“A diferencia del TDES estudiado anteriormente, que tiene señales de radio consistentes, la señal del AT2020AFHD mostró cambios a corto plazo, que no pudimos atribuir al alivio de energía del agujero negro y sus componentes circundantes”, continuó Inserra. “Esto confirmó aún más el efecto de arrastre en nuestras mentes y ofrece a los científicos un nuevo enfoque para explorar los agujeros negros”.
Al modelar los datos de Swift y VLA, el equipo pudo confirmar que estas variaciones se debían a cuadros de arrastre. Un análisis más detallado de estos resultados podría ayudar a los científicos a comprender mejor la física detrás del efecto de la sed de lentes.
“Al demostrar que un agujero negro puede arrastrar el espacio-tiempo y crear este efecto de arrastre de fotogramas, también estamos empezando a comprender la mecánica del proceso”, dijo Inserra. “Entonces, de la misma manera que un objeto que zumba crea un campo magnético cuando gira, vemos cómo un objeto enorme que gira (un agujero negro en este caso) produce un campo grafiomagnético que influye en el movimiento de las estrellas y otros objetos cósmicos cercanos.
“Nos recuerda, especialmente durante la temporada navideña mientras contemplamos asombrados el cielo nocturno, que tenemos a nuestro alcance objetos aún más notables en todas las variaciones y sabores que la naturaleza ha producido”.
La investigación del equipo fue publicada el miércoles (10 de diciembre) en la revista. El progreso de la ciencia.
