Al combinar la capacidad del telescopio de rayos X Chandra de la NASA con un fenómeno natural llamado lente gravitacional, un equipo de astrónomos logró medir el giro de cinco agujeros negros supermasivos, ubicados a unos 10 a 11 mil millones de años luz de la Tierra, y los resultados revelan que se están moviendo a velocidades asombrosas.

De acuerdo con el estudio, el horizonte de eventos (punto de no retorno alrededor de un agujero negro más allá del cual ni siquiera la luz puede escapar) de uno de estos objetos estelares está girando a una velocidad cercana a la de la luz, un poco más de 1.000 millones de kilómetros por hora.

Observaciones excepcionales

Los otros cuatro agujeros negros que el equipo de astrónomos estudió, parecen estar girando aproximadamente a la mitad de esa velocidad. Además, los científicos descubrieron que el vórtice del material que gira alrededor de uno de los cinco agujeros negros, lo hace a alrededor del 70 por ciento de la velocidad de la luz.

La lente gravitacional de la luz de cada uno de estos agujeros negros, creado por una galaxia intermedia, ha creado múltiples imágenes de cada quásar.

La acumulación de polvo y gas alrededor de un agujero negro, conocido como disco de acreción, se sobrecalienta a muchos millones de grados a medida que se succiona gradualmente, generando una luz de rayos X que los astrónomos pueden detectar usando observatorios especializados.

Los cinco agujeros negros que el equipo investigó tienen masas entre 160 y 500 millones de veces la de nuestro sol. Todos están consumiendo materia de su disco de acreción, lo que hace que crezcan rápidamente.

Estos tipos de agujeros negros supermasivos que ingieren rápidamente la materia de discos giratorios de material, conocidos como quásares, son algunos de los objetos más brillantes del universo. Sin embargo, debido a que los quásares en cuestión están tan lejos, los astrónomos utilizaron un peculiar fenómeno natural conocido como “lente gravitacional” para estudiarlos.

Girando extremadamente rápido

En esencia, se puede pensar en la lente gravitacional como una lupa de la naturaleza. Con la alineación correcta, la inmensa masa de objetos grandes, como las galaxias, en el espacio intermedio puede doblar y distorsionar la luz proveniente de objetos aún más distantes directamente detrás de ellos. Esto puede ampliar o producir múltiples imágenes de estos objetos más distantes, lo que facilita su estudio.

Telescopio de rayos X Chandra.

Con la ayuda del telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos usaron esta técnica para calcular la velocidad de giro de los agujeros negros distantes. Los astrónomos descubrieron que los rayos X que generan estos quásares provienen de una región del disco de acreción que es solo un poco más grande que el horizonte de eventos en sí. Como resultado, llegaron a la conclusión de que los agujeros negros deben estar girando extremadamente rápido.

Estas observaciones son significativas porque, si bien hemos podido medir la masa de los agujeros negros con relativa facilidad, determinar su velocidad de centrifugado ha demostrado ser una tarea mucho más difícil.

Por lo tanto, los resultados de esta investigación pueden ayudar a los científicos a comprender cómo los agujeros negros crecen y evolucionan con el tiempo.

Referencia: Constraining Quasar Relativistic Reflection Regions and Spins with Microlensing. ArXiv, 2019. https://arxiv.org/abs/1901.06007v2