El telescopio de rayos X de la ESA se acerca al corazón de los agujeros negros

XMM-Newton Science Operations Centre Workshop
3 julio 2006

Los astrofísicos llevan décadas hablando de los agujeros negros sin tener una prueba directa de su existencia. Pero las cosas han ido cambiando poco a poco.

Los telescopios espaciales de rayos X, como el XMM-Newton de la Agencia Europea del Espacio (ESA), han obtenido lo que los científicos consideran “primera prueba directa” de que los agujeros negros son efectivamente lo que se cree que son. Además, por primera vez se dispone de un método para averiguar un detalle importante: si el agujero negro está o no girando.

Son algunas de las conclusiones obtenidas en un congreso celebrado la semana pasada [26- 28 de junio] en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC), de la ESA, en Villafranca (Madrid), y organizado por el Centro de Operaciones Científicas (SOC) del telescopio XMM-Newton.

Los agujeros negros son objetos difíciles de estudiar por naturaleza, debido a su invisibilidad: se trata de cuerpos con tanta masa que su gravedad se traga la luz. Pero la materia que está siendo atraída por el agujero sí que se ve; a medida que cae gira muy rápidamente – puede llegar a velocidades próximas a la de la luz - entorno al agujero, y en esta caída vertiginosa la fricción hace que se caliente tanto que emite radiación a muy alta energía. Esta es precisamente el tipo de radiación que los telescopios de rayos X están diseñados para detectar, de ahí sus grandes aportaciones en los últimos años al conocimiento de los agujeros negros.

Los telescopios espaciales de rayos X han permitido detectar hierro en la materia que cae a los agujeros negros

En especial, los telescopios espaciales de rayos X han permitido detectar la ‘firma química’ del hierro en la materia que cae a los agujeros negros. Pero lo interesante no es el hierro en sí, es un elemento muy abundante en el universo y por tanto no es inesperada su presencia, sino el hecho de que la señal de esa ‘firma química’ llega a los telescopios deformada por la gravedad que ejerce el agujero negro.

“Las observaciones de XMM-Newton presentadas en este congreso nos confirman que, en efecto, lo que vemos es el resultado de una atracción gravitatoria intensísima, como la que sólo podría ejercer un agujero negro. Además, las observaciones realizadas con otros telescopios espaciales, confirman los resultados de XMM-Newton”, explica Norbert Schartel, Jefe Científico de XMM-Newton y uno de los organizadores del congreso celebrado en ESAC. “Los rayos X han proporcionado la primera prueba directa de la existencia de estos objetos, y XMM-Newton ha demostrado que la prueba es válida”.

Un agujero negro deforma el espacio-tiempo curvándolo, y al hacerlo deforma también la radiación que nos llega de las inmediaciones del ‘horizonte’ del agujero, el punto de ‘no retorno’ de la materia que cae al agujero’. La señal del hierro, en concreto, la emite materia que será devorada dentro de sólo unos cuantos miles de segundos, e incluso menos.

Los telescopios han permitido detectar estas líneas de hierro en una veintena de agujeros negros, o sea, aún pocos. Pero es interesante que en este botón de muestra hay tanto agujeros negros en el centro de otras galaxias como agujeros negros en nuestra propia galaxia. Son agujeros negros muy distintos en cuanto a su masa: mientras la de los primeros es de cientos de millones de masas solares, los agujeros negros galácticos son sólo entre 7 y 15 veces más masivos que el Sol.

Participantes del Congreso sobre agujeros negros que tuvo lugar en ESAC

“El hecho de que observemos las líneas de hierro en ambos tipos de agujeros también confirma nuestra interpretación. Eso es lo que cabría esperar si se tratara de un efecto gravitatorio”, señala Matthias Ehle, anfitrión del congreso.

Otro de los resultados comentados durante el congreso hace referencia a las propiedades básicas del agujero, información que también puede obtenerse del análisis de las líneas de hierro emitidas por la materia a punto de caer. Por ejemplo, puede saberse si el agujero está o no girando.

“Cuando un agujero gira toda la estructura del espacio-tiempo empieza a rotar”, dice Schartel. “Es algo que no podemos siquiera imaginar, pero que ocurre”. Pero hasta ahora no había forma de saber si un agujero negro rotaba o no. En los aún pocos de los que se han detectado líneas de hierro esto ya puede saberse.

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María Santos Lleo
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