Durante
casi medio siglo, los científicos se han suscrito a la teoría de que
cuando una estrella llega al final de su ciclo de vida, que se someterá a
un colapso gravitacional. En este punto, suponiendo suficiente masa está presente, este colapso se activará la formación de un agujero negro. Saber cuándo y cómo un agujero negro se forma ha sido durante mucho tiempo algo que los astrónomos han buscado.
¿Y por qué no? Ser capaz de ser testigo de la formación de un agujero negro, no sólo sería un evento increíble, sino que también conduciría a un tesoro de descubrimientos científicos. Y de acuerdo con un estudio reciente realizado por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, podemos haber finalmente hecho precisamente eso.
El equipo de investigación ha sido dirigida por Christopher Kochanek, un profesor de astronomía y un eminente erudito en Ohio State. El uso de imágenes tomadas por el telescopio Large Binocular (LBT) y el telescopio espacial Hubble (HST), él y sus colegas realizaron una serie de observaciones de una estrella supergigante roja llamada N6946-BH1.
¿Y por qué no? Ser capaz de ser testigo de la formación de un agujero negro, no sólo sería un evento increíble, sino que también conduciría a un tesoro de descubrimientos científicos. Y de acuerdo con un estudio reciente realizado por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, podemos haber finalmente hecho precisamente eso.
El equipo de investigación ha sido dirigida por Christopher Kochanek, un profesor de astronomía y un eminente erudito en Ohio State. El uso de imágenes tomadas por el telescopio Large Binocular (LBT) y el telescopio espacial Hubble (HST), él y sus colegas realizaron una serie de observaciones de una estrella supergigante roja llamada N6946-BH1.
Para romper el proceso de formación de agujeros negros abajo, de acuerdo con nuestra comprensión actual de los ciclos de vida de las estrellas, un agujero negro se forma después de una estrella de muy alta masa experimenta una supernova. Esto comienza cuando la estrella ha agotado su suministro de combustible y luego se somete a una repentina pérdida de masa, donde se elimina la capa exterior de la estrella, dejando tras de sí una estrella de neutrones remanente.
Esto es seguido por re-colocación de los electrones de los iones de hidrógeno a sí mismos que han sido emitidos fuera, lo que provoca un brote brillante que se produzca. Cuando la fusión de hidrógeno se detiene, el remanente estelar comienza a enfriarse y se desvanecen; y, finalmente, el resto del material se condensa para formar un agujero negro.
Sin embargo, en los últimos años, varios astrónomos han especulado que, en algunos casos, estrellas experimentarán una supernova fallado. En este escenario, una estrella muy alta masa termina su ciclo de vida girando en un agujero negro sin la explosión masiva de energía habitual pasando de antemano.
A medida que el equipo de Ohio señaló en su estudio - titulado "La búsqueda de supernovas falló con el Gran Telescopio Binocular: confirmación de una estrella que desaparece" - esto puede ser lo que le pasó a N6946-BH1, una supergigante roja que tiene 25 veces la masa de nuestro Sun encuentra a 20 millones de años luz de la Tierra.
Utilizando la información obtenida con el LBT, el equipo observó que N6946-BH1 mostró algunos cambios interesantes en su luminosidad entre 2009 y 2015 - cuando se hicieron dos observaciones separa. En las imágenes 2009, N6946-BH1 aparece como una estrella brillante, aislado. Esto fue consistente con los datos de archivo tomadas por el HST en 2007.
Sin embargo, los datos obtenidos por el LBT en 2015 mostraron que la estrella ya no era evidente en la longitud de onda visible, que también fue confirmado por los datos del Hubble desde el mismo año. LBT datos también mostraron que durante varios meses durante el año 2009, la estrella experimentó una breve pero intensa llamarada, donde se convirtió en un millón de veces más brillante que nuestro Sol, y luego se desvaneció cada vez menos.
También consultaron datos de la encuesta Palomar Tránsito de fábrica (PTF) para la comparación, así como las observaciones hechas por Ron Arbour (un astrónomo aficionado británico y supernova-cazador). En ambos casos, las observaciones mostraron evidencia de un brote durante un breve período en 2009 seguido de un fundido constante.
Al final, toda esta información era consistente con el modelo de agujero negro-supernovas fallado. Como Prof. Kochanek, el autor principal del documento del grupo - - dijo a Universe Today través de correo electrónico:
"En la formación de la imagen de la supernova / agujero negro fallida de este evento, el transitorio es impulsado por la supernova fallado La estrella que vemos antes de que el evento es una supergigante roja -. Por lo que tiene un núcleo compacto (tamaño de la tierra ~) el la combustión del hidrógeno cáscara, y luego una enorme y prolongada de sobres hinchada de su mayoría de hidrógeno que podrían extenderse a la escala de la órbita de Júpiter. en este sobre se une muy débilmente a la estrella. Cuando el núcleo de la estrella se colapsa, la masa gravitatoria cae por una pocas décimas de la masa del sol debido a la energía llevado por los neutrinos. Esta disminución de la gravedad de la estrella es suficiente para enviar una onda de choque débil por la envolvente hinchada que lo envía a la deriva lejos. Esto produce un fresco, de baja luminosidad (en comparación con una supernova, aproximadamente un millón de veces la luminosidad del sol) transitoria que dura aproximadamente un año y se alimenta de la energía de recombinación se ionizan Todos los átomos en el sobre hinchada -. electrones no unidos a átomos - como la envoltura expulsada expande y se enfría, los electrones de todo, quedará vinculado a los átomos de nuevo, que libera la energía para alimentar el transitorio. Lo que vemos en los datos son consistentes con esta foto ".
El Gran Telescopio Binocular, mostrando los dos espejos de imagen. Crédito: NASA
Naturalmente, el equipo considera todas las posibilidades disponibles para explicar la repentina "desaparición" de la estrella. Esto incluye la posibilidad de que la estrella estaba envuelto en tanto polvo que su luz visible / UV estaba siendo absorbida y reemitida. Pero los que hallaron, esto no concuerda con sus observaciones.
"Lo esencial es que no hay modelos que utilizan el polvo para ocultar la estrella realmente funcionan, por lo que parece que todo lo que está allí ahora tiene que ser mucho menos luminosa que luego preexistente estrella". Kochanek explicó. "Dentro del contexto del modelo de supernova fallado, la luz residual es consistente con la tarde tiempo de decaimiento de la emisión del material de acreción en el agujero negro recién formado."
Naturalmente, se necesitarán más observaciones antes de que podamos saber si este era el caso. Esto sería más probable es involucrar a las misiones de infrarrojos y de rayos X, tales como el telescopio espacial Spitzer y el Observatorio de rayos X Chandra, o uno de él muchos telescopios espaciales de nueva generación que se desplegarán en los próximos años.
Además, Kochanek y sus colegas esperan que continúe observando la posible agujero negro usando el LBT, y al volver a visitar el objeto con el HST en alrededor de un año a partir de ahora. "Si bien es cierto, debemos seguir para ver el objeto se desvanecen con el tiempo", dijo.
Naturalmente, el equipo considera todas las posibilidades disponibles para explicar la repentina "desaparición" de la estrella. Esto incluye la posibilidad de que la estrella estaba envuelto en tanto polvo que su luz visible / UV estaba siendo absorbida y reemitida. Pero los que hallaron, esto no concuerda con sus observaciones.
"Lo esencial es que no hay modelos que utilizan el polvo para ocultar la estrella realmente funcionan, por lo que parece que todo lo que está allí ahora tiene que ser mucho menos luminosa que luego preexistente estrella". Kochanek explicó. "Dentro del contexto del modelo de supernova fallado, la luz residual es consistente con la tarde tiempo de decaimiento de la emisión del material de acreción en el agujero negro recién formado."
Naturalmente, se necesitarán más observaciones antes de que podamos saber si este era el caso. Esto sería más probable es involucrar a las misiones de infrarrojos y de rayos X, tales como el telescopio espacial Spitzer y el Observatorio de rayos X Chandra, o uno de él muchos telescopios espaciales de nueva generación que se desplegarán en los próximos años.
Además, Kochanek y sus colegas esperan que continúe observando la posible agujero negro usando el LBT, y al volver a visitar el objeto con el HST en alrededor de un año a partir de ahora. "Si bien es cierto, debemos seguir para ver el objeto se desvanecen con el tiempo", dijo.
Las futuras misiones, como el telescopio espacial James Webb, serán capaces de observar posibles supernovas / agujeros negros no pudieron confirmar su existencia. Crédito: NASA / JPL
Huelga decir que, si es cierto, este descubrimiento sería un hecho sin precedentes en la historia de la astronomía. Y la noticia sin duda ha ganado su parte de la emoción de la comunidad científica. Como Avi Loeb - profesor de astronomía en la Universidad de Harvard - expresado a Universe Today través de correo electrónico:
"El anuncio sobre el posible descubrimiento de una estrella que colapsó para hacer un agujero negro es muy interesante. Si esto es cierto, será la primera visión directa de la sala de partos de un agujero negro. El panorama es algo desordenado (como cualquier sala de partos ), con la incertidumbre acerca de las propiedades del bebé que fue entregado. la forma de confirmar que un agujero negro nació es detectar los rayos X.
"Sabemos que existen los agujeros negros de masa estelar, más recientemente, gracias al descubrimiento de las ondas gravitacionales de su coalescencia por el equipo de LIGO. Hace casi ochenta años Robert Oppenheimer y colaboradores predijeron que las estrellas masivas pueden colapsar a los agujeros negros. Ahora podemos tener la primera evidencia directa de que el proceso que realmente sucede en la naturaleza.
Pero, por supuesto, hay que recordar que, dada su distancia, lo que podríamos estar presenciando con N6946-BH1 ocurrió hace 20 millones de años. Así que desde el punto de vista de este potencial agujero negro, su formación es noticia vieja. Pero para nosotros, que podría ser una de las observaciones más innovadores en la historia de la astronomía.
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