Un equipo de astrónomos mide por primera vez el giro de un agujero negro supermasivo

Son regiones enormes y oscuras del universo, que atrapan y dejan sin escapatoria a la materia y a la radiación que se acercan demasiado a ellos. Los agujeros negros son todavía uno de los grandes misterios de la ciencia, pero cada vez los conocemos mejor. Sabemos que estos agujeros giran sobre sí mismos, y con este movimiento se llevan el espacio y el tiempo que hay alrededor, según algunas teorías. Pero hasta ahora no era posible medir la velocidad a la que lo hacían porque, al no emitir luz, es difícil observar su comportamiento.

Sin embargo, un nuevo estudio publicado en la revista científica Nature recoge el trabajo de un grupo de científicos que ha conseguido medir la velocidad a la que gira uno de estos. El estudio ha sido conducido por el MIT, pero han participado otros muchos organismos como la NASA y universidades como las de Masaryk, en la República Checa, de Leeds, en el Reino Unido, de Siracusa, en Estados Unidos, o de Tel Aviv, en Israel. Para ello, han tenido que esperar un evento disruptor de la marea (TDE, por sus siglas en inglés).

Un TDE sucede cuando un agujero negro arrastra a una estrella y la destroza: la mitad de esta estrella desaparece en las profundidades del agujero negro, pero la otra queda girando en el vórtice. Se genera un disco de acreción, según explican los autores del estudio, muy caliente de material estelar. De esta manera, los científicos se dedicaron a seguir el patrón de destellos de rayos X que el agujero negro que observaban emitió después de este TDE. Al rastrear cómo cambiaba del disco con el tiempo, pudieron saber a qué velocidad giraba el agujero negro.

El vórtice de un agujero negro

El equipo determinó que el agujero negro supermasivo y cercano que observaban giraba a un 25% menos que la velocidad de la luz. Pero, ¿para qué sirve medir la velocidad de giro de un agujero negro? Los autores del estudio aseguran que, de esta manera, se podrá conocer cómo han evolucionado hasta el día de hoy estas regiones. Se piensa que cada agujero negro tiene su particular velocidad de giro según cómo se haya ido formando y, por eso, la velocidad podría delatar sus orígenes.

Si el agujero negro ha crecido por acreción —es decir, a medida que ha ido incorporando objetos que ha arrastrado—, girará a velocidades bastante altas. Si lo ha hecho a través de la fusión con otros agujeros negros cercanos, se estima que estas fusiones pueden provocar que el agujero gire a una velocidad menor. La única oportunidad que tienen los astrónomos, en este sentido, para calcular esa velocidad es cuando se produce un TDE. Cuando la estrella arrastrada por el agujero negro deja un disco de luz que se acomoda a la velocidad de su marea.

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Dheeraj Pasham, autor principal del estudio e investigador del MIT, explica que "la única forma de asegurarse de que las observaciones obtenidas son correctas es teniendo un telescopio para observar estos TDE de manera continua, durante un tiempo muy largo. De modo que se pueden explorar todo tipo de escalas de tiempo, desde minutos hasta meses". Pasham ha estado buscando un TDE suficientemente cercano durante los últimos cinco años y, finalmente, se produjo en febrero de 2020 en una galaxia a mil millones de años luz.

Historia del universo

El destello que observado parecía ser los primeros momentos tras un TDE y Pasham sospechó que podía ser el candidato ideal para su estudio. Utilizando el telescopio NICER (Neutron star Interior Composition ExploreR) de la NASA, el equipo fue capaz de captar ese TDE y vigilarlo durante meses de manera continua. Este telescopio se encuentra en la Estación Espacial Internacional y es capaz de medir la radiación de los rayos X que se encuentran alrededor de los agujeros negros.

Durante 200 días, Pasham y sus colegas examinaron este TDE y descubrieron que emitía rayos X en ciclos, llegando a su punto máximo cada 15 días, antes de extinguirse. Estos picos fueron interpretados como los momentos en los que el disco del TDE se tambaleaba en dirección al telescopio, emitiendo rayos X directamente hacia él. Con este patrón de oscilación y estimaciones de la masa del agujero negro y de la estrella que fue destrozada pudieron estimar que giraba a un 25% menos de la velocidad de la luz.

Esta ha sido la primera vez en que los científicos han utilizado el disco de acreción tras un TDE para estimar la velocidad a la que gira un agujero negro, pero Pasham explica que en los próximos años se podrá utilizar este método más veces y perfeccionarlo. "El giro de un agujero negro supermasivo nos informa sobre su historia. Ahora tenemos una manera de medir los giros de cientos de TDE. Podríamos llegar a hacer una gran declaración sobre cómo los agujeros negros han ido evolucionando a lo largo de las edades del universo".