El agujero negro supermasivo Sagitario A* está girando casi a la velocidad máxima posible, arrastrando consigo el propio tejido del espacio-tiempo y dando forma al corazón de la Vía Láctea.
Crédito: MysteryPlanet.com.ar.
Físicos calcularon la velocidad de rotación del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, llamado Sagitario A* (Sgr A*), utilizando el Observatorio Chandra de la NASA para observar los rayos X y las ondas de radio que emanan de los flujos de material.
La velocidad de giro de un agujero negro se define como «a» y se le asigna un valor de 0 a 1, siendo 1 la velocidad rotacional máxima para un agujero negro en particular —que es una fracción significativa de la velocidad de la luz—. Ruth A. Daly, una física de Penn State, y sus colegas descubrieron que la velocidad de rotación de Sgr A* está entre 0.84 y 0.96, cerca del límite superior definido por el ancho de un agujero negro.
«Descubrir que Sgr A* está rotando a su velocidad máxima tiene implicaciones de gran alcance para nuestra comprensión de la formación de agujeros negros y los procesos astrofísicos asociados con estos fascinantes objetos cósmicos», dijo Xavier Calmet, un físico teórico de la Universidad de Sussex que no estuvo involucrado en la investigación.
Efecto de arrastre
La rotación de un agujero negro es diferente a la de otros objetos cósmicos. Mientras que planetas, estrellas y asteroides son cuerpos sólidos con superficies físicas, los agujeros negros son en realidad regiones de espacio-tiempo limitadas por una superficie externa no física llamada horizonte de eventos, más allá del cual no puede escapar la luz.
«Mientras que la rotación de un planeta o estrella está gobernada por la distribución de su masa, la rotación de un agujero negro se describe por su momento angular», explicó Calmet. «Debido a las fuerzas gravitacionales extremas cerca de un agujero negro, la rotación hace que el espacio-tiempo se vuelva altamente curvo y retorcido, formando lo que se conoce como la ergosfera. Este efecto es único de los agujeros negros y no ocurre con cuerpos sólidos como planetas o estrellas».
Imagen de Sagitario A tomada por el telescopio espacial Spitzer.
Esto significa que cuando giran, los agujeros negros literalmente retuercen la trama misma del espacio-tiempo y arrastran consigo cualquier cosa dentro de la ergosfera.
Este fenómeno, llamado «arrastramiento de marco» o el «efecto Lens-Thirring», significa que para entender cómo se comporta el espacio alrededor de un agujero negro, los investigadores necesitan conocer su rotación. Este arrastre de marco también da lugar a efectos visuales extraños alrededor de los agujeros negros.
«A medida que la luz viaja cerca de un agujero negro, la rotación del espacio-tiempo hace que el camino de la luz se curve o retuerza», dijo Calmet. «Esto da lugar a un fenómeno llamado lente gravitacional, donde la trayectoria de la luz se dobla debido a la influencia gravitacional del agujero negro en rotación. El efecto de arrastre de marco puede dar lugar a la formación de anillos de luz e incluso a la creación de la sombra del agujero negro. Estos son manifestaciones de la influencia gravitacional de los agujeros negros en la luz».
Centro de la Vía Láctea fotografiado por el Observatorio de Rayos-X Chandra.
La velocidad teórica máxima de un agujero negro está determinada por cómo se alimenta de materia y, por lo tanto, por cómo crece.
«A medida que la materia cae en un agujero negro, aumenta la velocidad de rotación del agujero negro, pero hay un límite para la cantidad de momento angular que puede poseer», precisó el físico teórico. «Otro factor es la masa del agujero negro. Aquellos más masivos tienen una mayor atracción gravitacional, lo que hace más difícil aumentar su velocidad de rotación».
«Además, la interacción entre el agujero negro y su entorno, como los discos de acreción, puede transferir momento angular y afectar la velocidad de rotación del agujero negro», agregó.
Comparación entre el agujero negro en el centro de la galaxia M87, a la izquierda, y del de la Vía Láctea, a la derecha. Crédito: Colaboración EHT.
Esto podría explicar por qué Sgr A*, con una masa equivalente a alrededor de 4.5 millones de soles, tiene una velocidad de rotación entre 0.84 y 0.96, pero el agujero negro supermasivo que se alimenta rápidamente en el corazón de la galaxia M87, el primer agujero negro que se fotografió, gira entre 0.89 y 0.91, a pesar de tener una masa de 6.5 mil millones de soles.
El equipo de Penn State describió la velocidad vertiginosa de Sgr A* en un estudio publicado recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente: Live Science. Edición: MP.
Agujero negro en el corazón de la Vía Láctea se está acercando a su límite de velocidad