Que De Noticias » Blog Archives

Tag Archives: agujeros negros

Ultima Hora
Read more

Una marea cósmica muy lenta tira de las galaxias

Un mar de ondas gravitacionales primordiales actúa sobre las galaxias y cambia su movimiento y posición. Su efecto es muy débil, pero medible con los instrumentos actuales: sería una prueba indirecta de la existencia de las primeras ondas gravitatorias y una confirmación de la teoría de la inflación cósmica.

Las ondas gravitacionales son fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo que se propagan en forma de ondas lejos de su fuente. Son producidos por eventos astrofísicos violentos, como la colisión de dos estrellas binarias o dos agujeros negros.

Las ondas gravitacionales (o gavitatorias) viajan a la velocidad de la luz y fueron predichas por Einstein en 1916. Estas ondas contraen y estiran todo lo que encuentran en su camino. La gravedad de la que toma su nombre se manifiesta por la deformación del espacio-tiempo que provoca a su paso, el cual adquiere una forma similar a la de un peso sobre un tejido.

Las ondas gravitacionales son muy difíciles de detectar porque son muy débiles cuando llegan a la Tierra. Se necesitan instrumentos de alta sensibilidad, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), para detectarlos.

primera prueba

LIGO está formado por dos observatorios: uno en Luisiana y otro en Washington. Cada observatorio tiene dos «brazos» largos, y cada uno de ellos tiene más de 4 kilómetros de largo. Cuando una onda gravitacional atraviesa los brazos, los alarga o los acorta ligeramente, y esto se puede medir con láseres.

En 2015, los científicos detectaron por primera vez ondas gravitacionales con LIGO. Estas primeras ondas gravitatorias se produjeron cuando chocaron dos agujeros negros hace 1,3 millones de años, pero las ondas no llegaron a la Tierra hasta 2015. Este descubrimiento confirmó la predicción de Einstein y abrió una nueva forma de ver el universo.

Desde entonces, se han detectado más ondas gravitacionales de distintas fuentes, como la fusión de dos estrellas de neutrones o la colisión de dos agujeros negros supermasivos. Estos eventos nos permiten estudiar fenómenos extremos que no se pueden ver con telescopios ópticos u otras longitudes de onda.

olas ocultas

Pero hay un tipo de onda gravitatoria que aún no ha sido detectada directamente: las ondas gravitatorias primordiales. Estas son las ondas que se habrían generado en los primeros momentos del universo, justo después del Big Bang. Estas ondas nos darían información sobre las condiciones físicas y la evolución del cosmos en sus orígenes.

Sin embargo, estas ondas son tan débiles que se necesitan métodos indirectos para inferir su existencia. Una forma es investigar su efecto sobre la radiación cósmica de fondo, el eco térmico del Big Bang que llena todo el espacio. Otra forma es investigar su efecto sobre las galaxias y los cúmulos de galaxias, que son las estructuras más grandes del universo.

Llegamos a lo esencial

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) ha encontrado ahora evidencia indirecta de un mar de ondas gravitacionales primordiales que pueden haber afectado la distribución y el movimiento de las galaxias, según un comunicado.

Los investigadores utilizaron datos del Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio WM Keck para medir el corrimiento al rojo cósmico y la distancia angular de más de 200 galaxias.

El corrimiento al rojo cósmico es el cambio en la longitud de onda de la luz emitida por un objeto debido a su movimiento relativo al observador.

Brecha reveladora

Cuanto mayor es el corrimiento al rojo, más rápido se aleja el objeto. La distancia angular es el ángulo que forma un objeto con respecto al observador.

Los científicos compararon estos datos con predicciones teóricas basadas en el Modelo Estándar de Cosmología, que asume que el universo está compuesto principalmente de materia oscura y energía oscura, y se está expandiendo rápidamente.

Descubrieron que había una discrepancia entre los datos observados y esperados: las galaxias tenían un corrimiento al rojo más alto y una distancia angular más pequeña de lo esperado.

Esto significa que las galaxias se están alejando más rápido y más cerca unas de otras de lo que deberían.

Los científicos interpretaron este resultado como una señal de que existe un mar de ondas gravitacionales primordiales que actúan sobre las galaxias, cambiando su movimiento y posición.

marea cósmica

Según los investigadores, este mar de ondas gravitacionales tendría una frecuencia muy baja, del orden de un ciclo cada 10 mil millones de años. Sería como una marea cósmica muy lenta arrastrando las galaxias. Este efecto sería muy débil, pero medible con los instrumentos actuales.

Este hallazgo, si se confirma con más datos y análisis, sería una evidencia indirecta de la existencia de ondas gravitacionales primordiales y de la teoría de la inflación cósmica, que propone que el universo se expandió de manera exponencial en sus primeros momentos. Además, sería una forma de estudiar el universo primitivo y sus propiedades físicas.

Las ondas gravitacionales son, por tanto, una ventana al pasado y al futuro del cosmos. Nos permiten ver lo que no se ve con la luz y nos revelan los secretos más profundos de la naturaleza. Un camino que apenas comenzamos a recorrer.

Referencia

El conjunto de datos NANOGrav de 15 años: evidencia de un fondo de ondas gravitacionales. Gabriela Agazie et al. The Astrophysical Journal Letters, volumen 951, número 1, 29 de junio de 2023. DOI 10.3847/2041-8213/acdac6

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Tres nuevos telescopios se suman a la búsqueda de ondas gravitacionales

La red BlackGEM, compuesta por tres nuevos telescopios ubicados en el Observatorio La Silla de ESO, ha comenzado a operar: monitorean el cielo austral para detectar eventos cósmicos que producen ondas gravitacionales, como fusiones de estrellas en neutrones y agujeros negros.

Ciertos eventos cataclísmicos que ocurren en el Universo, como la colisión de agujeros negros o estrellas de neutrones, crean ondas gravitacionales, ondas en el tejido del tiempo y el espacio.

Los observatorios como LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) y el interferómetro Virgo están diseñados para detectar estas perturbaciones. Pero no pueden señalar su origen con mucha precisión ni ver el brillo fugaz que resulta de las colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros.

Usando luz visible, BlackGEM se dedica a escanear rápidamente grandes áreas del cielo para capturar con precisión las fuentes de ondas gravitacionales.

estudio de profundidad

«Con BlackGEM, tenemos la intención de ampliar el estudio de estos eventos cósmicos usando ondas gravitacionales y luz visible», dice Paul Groot de la Universidad de Radboud en los Países Bajos, investigador principal del proyecto. «Combinar los dos nos brinda mucha más información sobre estos eventos que estudiar solo uno de ellos».

Al detectar ondas gravitacionales y sus contrapartes visibles, la comunidad astronómica puede confirmar la naturaleza de las fuentes de ondas gravitacionales y determinar con precisión sus ubicaciones.

El uso de la luz visible también permite observaciones detalladas de los procesos que ocurren en estas fusiones, como la formación de elementos pesados ​​como el oro y el platino.

Sin embargo, hasta la fecha, solo se ha detectado una contraparte visible de una fuente de ondas gravitacionales. Además, incluso los detectores de ondas gravitacionales más avanzados, como LIGO o Virgo, no pueden identificar con precisión sus fuentes de origen.

En el mejor de los casos, pueden reducir la ubicación de una fuente a un área de unas 400 lunas llenas en el cielo.

Usando luz visible, BlackGEM escaneará efectivamente regiones tan grandes con una resolución lo suficientemente alta como para localizar sistemáticamente las fuentes de ondas gravitacionales.

Diferentes áreas del cielo.

Los tres telescopios que componen BlackGEM tienen cada uno 65 centímetros de diámetro y pueden estudiar diferentes áreas del cielo simultáneamente. En última instancia, la colaboración tiene como objetivo expandir la red a 15 telescopios, mejorando aún más su cobertura de escaneo.

BlackGEM está ubicado en el Observatorio La Silla de ESO en Chile, lo que la convierte en la primera red de este tipo en el hemisferio sur.

“A pesar del modesto espejo primario de 65 centímetros, logramos la misma profundidad que otros proyectos con espejos mucho más grandes, ya que aprovechamos al máximo las excelentes condiciones de visualización en La Silla”, dice Groot.

Una vez que BlackGEM ha identificado con precisión una fuente de ondas gravitacionales, los telescopios más grandes, como el Very Large Telescope de ESO o el futuro Extremely Large Telescope, pueden realizar observaciones detalladas de seguimiento, lo que ayudará a arrojar algo de luz sobre algunos de los eventos más extremos en el cosmos. .

También el cielo del sur

Además de su búsqueda de las contrapartes ópticas de las ondas gravitacionales, BlackGEM también realizará estudios del cielo del sur.

Sus operaciones están totalmente automatizadas, lo que significa que la red puede encontrar y observar rápidamente eventos astronómicos «transitorios», que aparecen repentinamente y se desvanecen rápidamente.

Esto le dará a la comunidad astronómica una visión más profunda de los fenómenos astronómicos de corta duración, como las supernovas, las enormes explosiones que marcan el final de la vida de una estrella masiva.

«Gracias a BlackGEM, La Silla ahora tiene el potencial de hacer una importante contribución al estudio de los fenómenos transitorios», dice Ivo Saviane, Director del Observatorio La Silla de ESO.

“Esperamos que este proyecto traiga muchos resultados sobresalientes, que amplíen el impacto del observatorio tanto para la comunidad científica como para el público en general”, agrega.

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

¿El universo se observa a sí mismo? Los agujeros negros son los ojos de la realidad cósmica

Una nueva investigación ha deducido que los agujeros negros podrían ser los enormes observadores cósmicos que convierten la probabilidad del mundo cuántico en la realidad que conforma el universo. Una proposición bien fundamentada que no dejó indiferente a nadie porque ¿puede el universo observarse a sí mismo?

Los físicos volvieron a meterse en problemas: a través de un experimento imaginario, concluyeron que un agujero negro es como un gran observador del universo, capaz de crear la realidad de la misma manera que Schrödinger decide si su famoso gato está vivo o muerto. .

Este enfoque, que evoca las ideas del físico estadounidense John Archibald Wheeler formuladas en los años 70 del siglo pasado, es consecuencia directa de la confusión que la física cuántica ha creado en el conocimiento humano, debido a las características de las partículas elementales que estructuran el universo.

Durante más de un siglo, la física cuántica se ha visto envuelta en controversias filosóficas y existe desacuerdo en cuanto al papel que juega el observador (por ejemplo, un dispositivo de medición) en la creación de la realidad, proceso conocido en física bajo el nombre de colapso de la realidad. funciones .

gato con hendiduras

En el universo cuántico, el colapso de las energías dispersas se produce cuando interviene un observador: al medir lo que está pasando, las ondas se convierten en partículas y forman la realidad que perciben nuestros sentidos.

El gato del físico y filósofo austríaco Erwin Schrödinger es un claro ejemplo de esta interpretación: decide si el gato está vivo o muerto abriendo la caja donde estaba encerrado con posibilidad de ser envenenado.

Otro ejemplo es el llamado experimento de doble rendija, diseñado en 1801 por el físico Thomas Young para demostrar la dualidad onda-partícula.

La dualidad onda-partícula es un concepto de la mecánica cuántica según el cual no existen diferencias fundamentales entre las partículas elementales y las ondas, ya que las partículas pueden comportarse como ondas y las ondas como partículas.

decoherencia

En el experimento de la doble rendija, una partícula se encuentra con una pared que no puede cruzar, pero aprovecha que tiene dos rendijas y luego se desliza a través de ambas, cambiando su naturaleza de partícula a una onda. Entonces recupera su naturaleza original y se comporta como una partícula que incluso deja una huella (figura de interferencia).

Pero hay una peculiaridad en este experimento que otorga al observador un papel crucial: la partícula se comporta de forma diferente ante la doble rendija, según se observe o no. A medida que las ondas pasan por las rendijas, «se dan cuenta» de que hay un detector y reaccionan convirtiéndose en partículas.

Los físicos dicen que la información obtenida por el aparato de detección provoca la decoherencia que transforma las posibilidades cuánticas en una realidad definida: las propiedades de los sensores influyen en el carácter de onda y partícula de un fotón, según una investigación publicada en 2021.

¿El universo se observa a sí mismo?

Aunque todavía no hemos podido entender la verdadera naturaleza de la realidad, un nuevo ejercicio imaginario (como el del gato de Schrödinger) añade aún más incertidumbre: dedujo que si el experimento de la doble rendija tiene lugar en el entorno de un agujero negro, este fenómeno cósmico es capaz de interrumpir la dualidad onda-partícula y forzar la creación de una realidad que saca la materia del limbo. Se comporta como Schrödinger o como un instrumento de medida.

El debate suscitado por esta propuesta, desarrollada por un grupo de físicos de la Universidad de Chicago y actualizada el mes pasado en una reunión de la American Physical Society, es impresionante porque lleva a su clímax la idea de que si nadie mira, el mundo existe. Sería como si el universo tuviera la capacidad de observarse a sí mismo.

Este enfoque, ya sea un ser humano como Schrödinger o una caja de medición, implicaría que un agujero negro tiene la misma capacidad «consciente» de observar la realidad para cambiar su naturaleza y salir de la ambigüedad representada por la dualidad de onda de partículas. , un proceso también conocido como decoherencia.

¿Cuestión de gravedad cuántica?

Los autores de esta controvertida proposición, que todos consideran justificada, van más allá y apuntan que esta capacidad de crear realidad no es exclusiva de los agujeros negros a nivel cósmico, sino que también podría manifestarse por cualquier objeto celeste que se acerque a la velocidad de luz, hipotéticamente capaz de generar decoherencia cuántica también.

Estos científicos también creen que su experimento mental podría ayudar en el futuro a desarrollar una teoría coherente de la gravedad cuántica (un tema pendiente), que podría mostrar que los agujeros negros en realidad se comportan como observadores.

La polémica y la imaginación se han desatado con esta posibilidad, sin que nadie se atreva por el momento a atribuir cierta conciencia a los agujeros negros o al propio universo.

En cambio, toda la especulación gira en torno a los estados cuánticos y lo que representaría la gravedad cuántica en este contexto, ese oscuro objeto de deseo de la Nueva Física que se cree que está escondido dentro de los agujeros negros.

Las referencias

Superposiciones de Killing Horizons Decohere Quantum. Daine L. Danielson, Gautam Satishchandran, Robert M. Wald. arXiv:2301.00026v1. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.00026

Los agujeros negros decoheren las superposiciones cuánticas. Daine L. Danielson, Gautam Satishchandran, Robert M. Wald. arXiv:2205.06279v2. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2205.06279

Los agujeros negros eventualmente destruirán todos los estados cuánticos, dicen los investigadores. Tomás Lawton. Revista Quanta, 7 de marzo de 2023.

Los agujeros negros destruyen las superposiciones cuánticas cercanas, revela un experimento mental. Jacklin Kwan. Mundo de la física, 02 de marzo de 2023.

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Los agujeros negros en el estado cuántico superan los límites de lo extraño

El Universo nos revela que siempre es más extraño, misterioso y fascinante de lo que la mayoría de nosotros podíamos haber imaginado: un nuevo estudio ha descubierto que los agujeros negros, afectados por el fenómeno de la superposición cuántica, pueden tener masas muy diferentes al mismo tiempo. : extrapolando esta idea a una persona, significaría que puede ser alto y bajo o ancho y delgado al mismo tiempo. Esta situación, tan desconcertante para nuestro entendimiento, arraigada en la física tradicional, podría ser la realidad de los agujeros negros cuánticos.

La investigación realizada por un equipo de físicos teóricos dirigido por la Universidad de Queensland en Australia ha confirmado las extrañas propiedades cuánticas que exhiben los agujeros negros bajo ciertas condiciones, incluida su aterradora capacidad de tener diferentes masas simultáneamente.

El grupo de científicos, dirigido por Joshua Foo, realizó cálculos que revelan sorprendentes fenómenos cuánticos relacionados con los agujeros negros. Según un comunicado de prensa, si bien sabemos que los agujeros negros son quizás los objetos cósmicos más intrigantes del Universo, aún no se ha determinado si exhiben algunos de los comportamientos extraños y maravillosos de la física cuántica.

¿Diferentes masas al mismo tiempo?

Un agujero negro se forma cuando la gravedad comprime una gran cantidad de materia increíblemente densa en un espacio diminuto, desarrollando una atracción gravitatoria tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ese punto del cosmos. Sin embargo, se supone que en este contexto tan diferente de la realidad que conocemos, las propiedades de la materia siguen, al menos a grandes rasgos, patrones lógicos según nuestra visión, de tal forma que un objeto no puede tener dos masas diferentes al mismo tiempo. Reporte del clima.

Sin embargo, los científicos australianos, que publicaron recientemente el nuevo estudio en la revista Physical Review Letters, creen haber demostrado exactamente lo contrario: afectados por el fenómeno de la superposición cuántica, los agujeros negros pueden tener masas muy diferentes al mismo tiempo, rompiendo con todo. los patrones que nuestro cerebro puede llegar a entender.

En otras palabras, significaría que si se aplicara la misma propiedad a cualquier objeto o estructura presente en nuestra realidad, ese objeto podría ser alto y bajo al mismo tiempo o, quizás, delgado y ancho al mismo tiempo. . La superposición cuántica es un estado en el que las partículas, en una escala cuántica, pueden existir en múltiples estados al mismo tiempo. Sin embargo, hasta ahora esta compleja idea parecía ser patrimonio exclusivo de los fenómenos cuánticos, hasta entonces limitados, al menos en el imaginario colectivo, a experimentos de laboratorio.

¿Un camino posible hacia la anhelada “teoría del todo”?

Los investigadores también verificaron que los agujeros negros solo pueden tener masas que mantengan ciertos valores, es decir, deben estar dentro de ciertas bandas o proporciones, similares a los niveles de energía del trabajo de un átomo, por ejemplo. Esta condición había sido predicha por muchos de los «pioneros» de la física cuántica, como el físico Jacob Bekenstein. El modelo matemático desarrollado en el nuevo estudio muestra que las masas superpuestas en los agujeros negros están, de hecho, en ciertas bandas o proporciones.

Si se confirma esta teoría, una mejor comprensión de la naturaleza cuántica de los agujeros negros podría mostrarnos cómo dos concepciones científicas aparentemente opuestas, como la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general, pueden reconciliarse e incluso unificarse. Los dos explican perfectamente el mundo subatómico y el Universo visible, respectivamente, pero no pueden trabajar juntos.

Los nuevos conocimientos sobre los agujeros negros cuánticos deberían al menos acercarlos lo suficiente como para producir una gran teoría nueva sobre cómo funciona el Universo en todas las escalas, desde grandes estructuras cósmicas hasta partículas subatómicas. La llamada gravedad cuántica, un área de la física teórica que busca precisamente unificar la teoría cuántica con la relatividad general, sería la llave que abriría la puerta a una nueva gran revolución científica.

Referencia

Firmas cuánticas de superposiciones de masas de agujeros negros. Joshua Foo, Cemile Senem Arabaci, Magdalena Zych y Robert B. Mann. Cartas de Examen Físico (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.181301

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Una sugerente danza cósmica se funde en un abrazo de agujero negro

Las fusiones de agujeros negros detectadas mediante ondas gravitacionales muestran que los agujeros negros chocan con mucha más frecuencia de lo que se pensaba anteriormente. Ahora, una nueva investigación sugiere que los agujeros negros más pequeños se están fusionando rápidamente a medida que quedan atrapados en el disco de gas y polvo que rodea a los agujeros negros supermasivos, bailando una extraña danza de acoplamiento cósmico.

Un nuevo estudio, publicado recientemente en The Astrophysical Journal, ofrece una nueva forma de explicar la fusión de los sistemas binarios de agujeros negros: según los científicos, los agujeros negros que forman estos dúos cambian sus órbitas hasta que alcanzan un máximo de aproximación y par, en gran medida debido a la atracción gravitacional de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias.

ondas gravitacionales y agujeros negros

Aunque la primera observación directa de ondas gravitatorias o gravitatorias se realizó en 2015, este emergente campo de estudio ya ha revolucionado muchas áreas del conocimiento astronómico. Recuérdese que una onda gravitacional es una perturbación del espacio-tiempo generada por un cuerpo masivo en su aceleración. Este tipo de onda se propaga a la velocidad de la luz y fue predicha por Albert Einstein como parte de su teoría de la relatividad general.

Los observatorios de ondas gravitacionales están ayudando a descubrir características previamente desconocidas de los agujeros negros. De acuerdo con un artículo publicado en Space.com, los investigadores a cargo del nuevo estudio buscaron comprender bajo una nueva concepción cómo se produce la fusión de sistemas binarios de agujeros negros, aprovechando que estudios de ondas gravitacionales indican que estas fusiones son más común de lo que se pensaba.

A pesar de esto, los astrónomos ya sabían que los agujeros negros binarios en órbita finalmente compartían un destino común. Son dos agujeros negros que, poco a poco y gracias a la fuerza de la gravedad, se van acercando hasta quedar prácticamente unidos. Estos pares de agujeros negros pueden permanecer unidos durante largos períodos de tiempo, girando uno alrededor del otro en una danza cósmica aparentemente interminable. Sin embargo, llega un momento en que las órbitas se acercan demasiado y los agujeros negros eventualmente chocan y luego se fusionan.

Atracción fatal

Este mecanismo de «fusión» ocurre en diferentes magnitudes: las galaxias más grandes crecen a partir de la fusión colectiva de muchas galaxias más pequeñas. A su vez, casi todas las galaxias del Universo albergan un agujero negro supermasivo en su centro: si las galaxias se fusionan, también lo hacen sus agujeros negros supermasivos. Pero también hay varios agujeros negros más pequeños en cada galaxia, muchos de los cuales también se integran eventualmente, como se describió anteriormente.

Parece que los dúos de agujeros negros más pequeños también necesitan la fuerte atracción gravitatoria de los agujeros negros supermasivos para formar su alianza definitiva, según un grupo de investigadores que incluye a Hareesh Gautham Bhaskar, Gongjie Li y Douglas NC Lin. Esto nos permite entender por qué, según los astrónomos, cada año se producen entre 15 y 38 fusiones de agujeros negros en solo una pequeña fracción del cosmos.

La «danza cósmica» descrita por los sistemas binarios de agujeros negros, bailando en la oscuridad alrededor de un gigantesco agujero negro supermasivo con millones o decenas de miles de millones de masas solares, es tan seductora como aterradora. Atraídos por el poderoso campo gravitatorio de un agujero negro supermasivo, pares de agujeros negros más pequeños quedan atrapados en los discos de acreción de sus «primos» gigantes: enormes estructuras giratorias de gas y polvo, producidas por la materia que atrae el propio agujero negro agujero negro supermasivo .

En este escenario, las órbitas de los agujeros negros más pequeños comienzan a cambiar, hasta que finalmente chocan y se fusionan. Los científicos han descubierto que ciertas condiciones son más propicias para este fenómeno: si el sistema binario está inclinado en relación con su órbita alrededor del agujero negro supermasivo, existe una mayor probabilidad de que se produzca una fusión.

Referencia

Fusiones de agujeros negros por resonancias de eveccion. Hareesh Gautham Bhaskar, Gongjie Li y Douglas NC Lin. El diario astrofísico (2022). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac7b26

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Descubren el primer agujero negro flotante de la galaxia

Un grupo de astrónomos ha descubierto lo que podría ser un agujero negro flotante, que según la teoría resultó de la muerte de una estrella grande, aislada y hasta ahora invisible.

El descubrimiento de un equipo dirigido por UC Berkeley provino de la observación del brillo de una estrella más distante a medida que su luz se distorsiona por el fuerte campo gravitatorio del objeto, por lo que se denomina microlente gravitacional.

El equipo, dirigido por el estudiante graduado Casey Lam y la profesora asociada de astronomía Jessica Lu, estima que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del sol.

Debido a que los astrónomos creen que el remanente de una estrella muerta debe pesar más de 2,2 masas solares para colapsar en un agujero negro, los investigadores advierten que el objeto podría ser una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro. Las estrellas de neutrones también son objetos muy compactos y densos, pero su gravedad se equilibra con la presión interna de neutrones, lo que evita un mayor colapso en un agujero negro.

Ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones, el objeto es el primer remanente estelar oscuro, un «fantasma» estelar, descubierto deambulando por la galaxia sin emparejarse con otra estrella.

«Este es el primer agujero negro o estrella de neutrones que flota libremente descubierto con una microlente gravitacional», dijo Lu en un comunicado. «Usando microlentes, podemos sondear estos objetos compactos y solitarios y pesarlos. Creo que hemos abierto una nueva ventana a estos objetos oscuros, que de otro modo no se pueden ver».

Determinar cuántos de estos objetos compactos pueblan la galaxia de la Vía Láctea ayudará a los astrónomos a comprender la evolución de las estrellas, en particular cómo mueren, y nuestra galaxia, y tal vez revele si alguno de los agujeros negros invisibles son agujeros primordiales, que algunos cosmólogos creen que fueron producido en grandes cantidades durante el Big Bang.

El análisis de Lam, Lu y su equipo internacional ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters.

Los datos fotométricos provienen de dos estudios de microlente: el Experimento de Lente Gravitacional Óptica (OGLE), que utiliza un telescopio de 1,3 metros en Chile operado por la Universidad de Varsovia, y el Experimento de Observaciones de Microlente en Astrofísica (MOA), que está montado en un Telescopio de 1,8 metros en Nueva Zelanda operado por la Universidad de Osaka.

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Los agujeros negros también tienen túneles del tiempo

Se dice que los agujeros negros tienen un túnel del tiempo similar al de los agujeros de gusano, a través del cual la radiación predicha por Hawking puede escapar de su poderoso campo gravitatorio. Un nuevo intento de reconciliar la física cuántica y la gravedad.

Un agujero negro es una región finita del espacio que contiene una alta concentración de masa con un fuerte campo gravitatorio del que nada puede escapar, ni siquiera la luz.

Sin embargo, el famoso astrofísico Stephen Hawking, fallecido en 2018, revolucionó la astronomía en 1974, cuando afirmó que los agujeros negros son capaces de emitir energía, perder materia e incluso desaparecer, lo que contradice la noción misma de agujero negro.

Esta energía proviene del hecho de que un agujero negro emitiría constantemente pares de partículas: una de ellas es efectivamente atrapada por la gravedad, pero la otra escapa, provocando una emisión espontánea de radiación conocida como radiación de Hawking.

Aunque la predicción de Hawking data de hace casi 50 años, científicos de todo el mundo llevan décadas intentando demostrar que este fenómeno se puede verificar.

intentos anteriores

El año pasado, científicos israelíes anunciaron que habían creado un agujero negro sónico, análogo al agujero cósmico, del que las ondas sonoras no pueden escapar: demostraron que la radiación estacionaria de Hawking se emite de hecho desde su interior, con temperatura e intensidad constantes.

Más recientemente, Haruna Katayama, investigadora de la Universidad de Hiroshima en Japón, propuso otra fórmula para replicar la radiación de Hawking en el laboratorio.

La formule intègre non seulement des trous noirs, mais aussi des trous blancs, que rien ne peut pénétrer, ainsi que l’intrication quantique, qui permet à deux particules de se comporter de la même manière, même lorsqu’elles sont séparées l’une del otro.

Con estos ingredientes, Katayama ha diseñado un metamaterial capaz de generar radiación de Hawking: las partículas que lo componen se mueven a una velocidad superior a la de la luz y se posicionan en el horizonte de sucesos de los agujeros negros y blancos.

Como decía Hawking que la radiación es producida por pares de partículas, una atrapada en un agujero negro y la otra en un agujero blanco, lo que estos investigadores han imaginado es crear radiación de Hawking en el laboratorio utilizando dos partículas en entrelazamiento cuántico.

De esta manera, la partícula entrelazada observable (la que termina en el exterior) contiene el reflejo especular de su partícula compañera y puede así confirmar la radiación de Hawking, explica Katayama.

nuevo enfoque

Un equipo de físicos de Riken, el principal instituto de investigación de ciencias naturales de Japón, ha formulado un nuevo enfoque para detectar la radiación de Hawking.

Siguiendo de alguna manera la idea del entrelazamiento cuántico propuesta por Katayama, Kanato Goto y su equipo se apoyaron en un modelo físico similar, los agujeros de gusano, para confirmar teóricamente que la radiación de Hawking continúa incluso después de la desaparición de un agujero negro predicha por el astrofísico británico. .

Un agujero de gusano es una supuesta característica del espacio-tiempo, según la cual existiría una especie de pasaje secreto en el universo para recorrer enormes distancias espaciales en un instante e incluso viajar en el tiempo. Sería como un túnel del tiempo.

Lo que hicieron Goto y su equipo fue considerar que los agujeros negros imitan a los agujeros de gusano: pueden tener un puente similar que conecta el interior de un agujero negro con la radiación externa.

De esta forma, calcularon que el agujero negro tiene, matemáticamente hablando, la capacidad de proporcionar una vía de escape para la radiación de Hawking.

Por eso, creen que los físicos tenían razón cuando sospechaban que la radiación de Hawking se conserva incluso después de que el agujero negro haya desaparecido.

“Descubrimos una nueva geometría espaciotemporal con una estructura similar a un agujero de gusano que se había pasado por alto en los cálculos convencionales”, explica Goto. «La entropía calculada con esta nueva geometría da un resultado completamente diferente».

nuevas preguntas

Pero esto plantea nuevas preguntas. «Todavía no conocemos el mecanismo básico de cómo la radiación transporta información», dice Goto. “Necesitamos una teoría de la gravedad cuántica”, agrega, refiriéndose a la paradoja que provocó Hawking con su declaración de 1974.

La teoría de la relatividad general de Einstein predice que nada que caiga en un agujero negro puede escapar de su interior. Pero cuando Stephen Hawking calculó que los agujeros negros deberían emitir radiación si se tiene en cuenta la mecánica cuántica, se creó una paradoja.

Si, como dice la relatividad, el agujero negro finalmente se evapora por completo con todo su contenido, esta idea contradice un principio fundamental de la física cuántica: esta información nunca puede desaparecer del universo.

«Esto sugiere que la relatividad general y la mecánica cuántica, tal como están actualmente, son incompatibles», dice Goto. «Necesitamos encontrar un marco unificado para la gravedad cuántica», agrega.

Esto significa que si queremos entender cómo se originó el universo, debemos considerar la gravedad como un fenómeno cuántico.

gravedad cuántica

En la misma línea que Goto, los astrónomos británicos han descubierto recientemente que los agujeros negros pueden convertirse en la puerta de entrada a la gravedad cuántica, considerada el Santo Grial de la Nueva Física.

Ils le pensent parce qu’ils ont prouvé que les trous noirs sont des systèmes thermodynamiques plus complexes qu’on ne le pensait auparavant : ils émettent non seulement un rayonnement thermique, mais aussi une pression sur l’environnement qui émane de la gravité quantique cachée al interior.

La historia de este galimatías, del que dependen aspectos fundamentales para nuestra comprensión del universo, continúa sin ofrecer respuestas coherentes, pero iluminando nuevos caminos que podrían conducir a la reconciliación entre la física cuántica y la gravedad.

Referencia

Replicar agujeros de gusano para un agujero negro 2D que se evapora. KanatoGoto et al. Journal of High Energy Physics volumen 2021, número de artículo: 289 (2021). DOI: https://doi.org/10.1007/JHEP04(2021)289

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Los agujeros negros tienen corazones que laten

Los agujeros negros «laten» como un corazón: un movimiento secuencial permite que la materia que los alimenta se acumule y se caliente en una corona, para luego expulsar parte de esta materia en forma de chorros. La dinámica es similar a lo que se puede observar en el flujo de sangre a través del corazón humano, ya que se contrae y se relaja.

Se sabe que la sangre de un corazón humano no puede estar en las aurículas y los ventrículos al mismo tiempo: un agujero negro también parece recoger material y calentarlo en una especie de corona, luego lo escupe en dos etapas diferentes. Así lo establece un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos, y la Universidad de Southampton, en el Reino Unido.

Según un comunicado de prensa, este movimiento de contracción y relajación, similar al latido del corazón y la circulación de la sangre en él, permitió a los científicos demostrar la naturaleza secuencial del proceso de «alimentar» un agujero negro. El estudio fue publicado recientemente en la revista Nature Astronomy.

Los latidos del agujero negro

La nueva investigación logró demostrar que los poderosos chorros de viento que salen disparados de un agujero negro solo ocurren después de que se ha acumulado una capa exterior caliente de plasma, conocida como corona. Los astrónomos han observado el comportamiento de un agujero negro en nuestra galaxia y han elaborado un gráfico en forma de «ecocardiograma cósmico». El diagrama muestra el «latido del corazón» de la estructura, similar al comportamiento de un corazón humano.

Los científicos creen que sus hallazgos tienen sentido y podrían resolver un problema de astrofísica de hace 20 años. Hasta ahora, parte de la comunidad científica sostenía que la actividad de la corona del agujero negro y la expulsión de los chorros de materia formaban parte de un mismo proceso o movimiento. Sin embargo, se ha demostrado que, de hecho, es una secuencia de dos pasos: primero, el agujero negro concentra la materia en la corona y luego expulsa los chorros.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores tuvieron que combinar 15 años de datos de telescopios terrestres y espaciales para comprender cómo interactúa el agujero negro GRS 1915+105 con su entorno. Además, integraron la radiación de rayos X de alta energía captada en la corona del agujero negro.

Video: Las frecuencias captadas en el comportamiento secuencial de los agujeros negros corresponden al latido del corazón humano, en una especie de «ecocardiograma cósmico». Crédito: NOVAastronomieNL/YouTube.

Incluso en agujeros negros supermasivos

Cabe señalar que GRS 1915+105 no es un agujero negro aislado, sino un sistema dual que consta de un agujero negro y una estrella normal, que giran uno alrededor del otro. El sistema dual se encuentra en nuestra Vía Láctea, a unos 36.000 años luz de la Tierra. El agujero negro tiene una masa de unas 12 masas solares, lo que lo convierte en uno de los agujeros negros estelares más masivos conocidos hasta la fecha.

Sin embargo, todavía hay otras preguntas que necesitan ser respondidas. Por ejemplo, los científicos observaron que los campos magnéticos que actúan en la corona del agujero negro condicionan la expulsión de los chorros de materia, al aportar energía adicional al sistema. Este mecanismo también podría influir en la dinámica del sistema, al calentar excesivamente la corona.

Finalmente, los investigadores señalaron que su hallazgo sobre el comportamiento secuencial de estas estructuras también podría aplicarse a agujeros negros aún más masivos, incluido el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

Referencia

Acoplamiento entre la corona de acreción y el jet relativista en el microquasar GRS 1915+105. Mariano Méndez et al. Astronomía Natural (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-022-01617-y

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Nuevo mapa del universo revela más de 4,4 millones de galaxias

Un mapa espectacular, elaborado por el radiotelescopio europeo LOFAR, muestra una imagen de alta resolución de una parte del universo. Reúne más de 4,4 millones de galaxias, incluido un millón completamente desconocido, que se encuentran a miles de millones de años luz de la Tierra.

Después de siete años de observaciones y análisis de datos, un equipo internacional de científicos cartografió más de una cuarta parte del cielo del norte utilizando Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopio paneuropeo.

El mapa revela una imagen de radio asombrosamente detallada de más de 4,4 millones de galaxias, aproximadamente un millón de las cuales eran previamente completamente desconocidas.

Ofrece una imagen muy dinámica de nuestro universo que, como se ha hecho público, permite a cualquiera ver las maravillas más exóticas de nuestro intrigante universo bajo una nueva luz.

LOFAR es una gran red de radiotelescopios ubicados principalmente en los Países Bajos. Está formado por 50.000 antenas, agrupadas en 52 estaciones repartidas en 5 países europeos: Holanda (que posee el 60%), Alemania, Francia, Gran Bretaña y Suecia.

imagen recompuesta

Cada estación capta ondas de radio a través de su conjunto de antenas, que luego se combinan para reconstruir una imagen de alta resolución del universo utilizando un conjunto de técnicas interferométricas.

Para hacer el nuevo mapa, los investigadores reunieron 3500 horas de observaciones que ocupan 8 petabytes de memoria, equivalente a la capacidad de almacenamiento de datos de 20 000 computadoras portátiles.

La mayoría de los objetos celestes reflejados en el mapa están a miles de millones de años luz de la Tierra y suelen ser galaxias distantes que albergan enormes agujeros negros que contienen miles o millones de masas solares.

Estos enormes agujeros negros, al absorber las estrellas circundantes y otros objetos cósmicos, emiten una fuerte radiación de radio. Entonces muestran una luminosidad particular que es la que captan las antenas LOFAR.

que el comienzo

Los datos así obtenidos se pueden utilizar para buscar una amplia gama de señales, como las de planetas o galaxias cercanos, hasta señales débiles en el Universo distante, explican los investigadores.

Según el astrónomo Timothy Shimwell de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, este mapa es solo el comienzo, según un comunicado.

«Esto es solo el 27% de todo nuestro estudio. Esto debería conducir a muchos más avances científicos en el futuro, sobre cómo crecen las estructuras más grandes del Universo, cómo se forman y evolucionan los agujeros negros, e incluso la física involucrada en la formación de negro». agujeros». estrellas en galaxias distantes, así como las fases más espectaculares de la vida estelar en nuestra propia galaxia», dijo Shimwell.

el estudio mas grande

El mapa representa el estudio más grande jamás realizado de cúmulos estelares en colisión en cientos, si no miles, de galaxias, y ofrece nuevos conocimientos sobre los campos magnéticos y las partículas de alta energía en las estructuras más grandes del Universo.

Refleja muchos aspectos únicos del universo, como las curiosas señales de estrellas cercanas que pueden ser inducidas por exoplanetas en órbita, así como la ubicación del púlsar de rotación más lenta que desafía las teorías actuales que describen tales objetos.

El mapa también permite ver «galaxias medusas», que liberan materia a medida que viajan a través de su entorno circundante, así como presenciar llamaradas de agujeros negros que dan forma a su entorno local.

red cósmica

También investiga el tejido de la red cósmica a través de las ubicaciones y formas de las galaxias, y arroja nueva luz sobre los agujeros negros supermasivos más distantes del Universo.

Finalmente, incluye el descubrimiento de muchas radiogalaxias de todas las formas, tamaños y edades, que un proyecto de ciencia ciudadana ha creado para ayudar a encontrar nuevos agujeros negros en este zoológico de objetos.

Si bien estos descubrimientos ya están refinando nuestra comprensión del Universo, también está claro que el trabajo que se ha realizado hasta ahora solo está arañando la superficie de lo que está por venir, concluyen los investigadores.

Referencia

El levantamiento del cielo a dos metros del LOFAR. V. Segunda liberación de datos. TW Shimwell et al. A&A, volumen 659, marzo de 2022, número de artículo A1. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202142484

.

Published by:
Ultima Hora
Read more

Las ondas gravitacionales revelarán los últimos secretos del universo

Las ondas gravitacionales nos permitirán detectar nuevos campos fundamentales y posiblemente anomalías gravitacionales en los agujeros negros, dos procesos que no se contemplan en la relatividad general ni en el modelo estándar de la física de partículas.

Un grupo internacional de científicos ha publicado un artículo en la revista Nature Astronomy anticipando que el detector de ondas gravitacionales LISA, que será lanzado por la ESA en 2037, podría revelar los últimos secretos del universo.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna), dedicada a la detección de ondas gravitacionales por fuentes astrofísicas, operará en una constelación de tres satélites que orbitarán el Sol a millones de kilómetros de distancia.

LISA observará ondas gravitacionales emitidas a bajas frecuencias, en una banda no accesible a los interferómetros terrestres debido al ruido ambiental.

El espectro visible de LISA permitirá estudiar nuevas familias de fuentes astrofísicas, distintas a las observadas por la red de ondas gravitacionales Virgo-LIGO, lo que permitirá abrir una nueva ventana sobre la evolución de los objetos celestes en una amplia variedad de entornos en nuestro Universo.

precisión sin precedentes

Los autores de este artículo señalan que la antena espacial del interferómetro láser de LISA detectará ondas gravitacionales (GW) con una precisión sin precedentes, lo que también le permitirá detectar nuevos campos fundamentales.

Actualmente, se han postulado nuevos campos fundamentales en una variedad de escenarios, como explicaciones de la materia oscura, como origen de la expansión acelerada del Universo, o como manifestaciones de una descripción coherente y completa de la gravedad y las partículas elementales.

Sin embargo, hasta ahora, las observaciones de objetos astrofísicos con campos gravitatorios débiles y una pequeña curvatura del espacio-tiempo no han proporcionado evidencia de nuevos campos fundamentales.

Los autores de esta investigación creen a este respecto que hay razones para esperar que las desviaciones de la relatividad general, o las interacciones entre la gravedad y los nuevos campos, sean más notorias en las curvaturas mayores de los espacios-tiempos típicos de los agujeros negros.

Nueva ventana

Por ello, la detección de ondas gravitacionales en las proximidades de dos agujeros negros en interacción representa una oportunidad única para detectar estos nuevos campos fundamentales, señalan los investigadores en su artículo.

También explican que LISA tiene entre sus objetivos el estudio de agujeros negros que orbitan alrededor de agujeros negros supermasivos, formando un sistema particular llamado EMRI.

En este sistema, el agujero negro más ligero gira en espiral hacia el agujero negro supermasivo, pero tarda mucho en colisionar debido a la emisión de ondas gravitacionales.

Este periodo permite estudiar el campo gravitatorio del sistema EMRI utilizando estas ondas gravitatorias con las tecnologías incorporadas en LISA.

nueva evidencia

Esto significa, como se explica en un comunicado, que LISA puede proporcionar suficiente evidencia para probar el fuerte régimen de campo de gravedad característico de los agujeros negros.

Añaden en este sentido que LISA será capaz de detectar hasta las más mínimas desviaciones de las predicciones sobre estos procesos, recogidas tanto en la teoría de la relatividad general de Einstein como en el modelo estándar de la física de partículas.

Los autores han realizado por primera vez una estimación rigurosa de la capacidad de LISA para medir la fuerza del campo gravitatorio que se desarrolla en un sistema EMRI de agujeros negros.

Y apuntan que esta capacidad de medida permitirá a LISA trascender los parámetros teóricos que marcan desviaciones de la Relatividad General o del Modelo Estándar.

áreas centrales?

De esta manera, concluyen los investigadores, LISA podrá determinar si la relatividad general es una teoría correcta de la gravitación, así como si la gravedad puede usarse para detectar nuevos campos fundamentales.

Es por eso que los investigadores creen que el futuro detector de ondas gravitacionales en el espacio podría revelar los últimos secretos del universo.

Los autores de esta prospectiva pertenecen a la Universidad La Sapienza de Roma; en el Instituto Científico Gran Sasso (GSSI), Italia; en el Instituto de Física Nuclear de Italia; y el centro de gravedad en la Universidad de Nottingham, Reino Unido.

Referencia

Detección de campos fundamentales con observaciones LISA de ondas gravitacionales de espirales de relación de masa extrema. Andrea Maselli et al. Astronomía Natural (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-021-01589-5

.

Published by: