La órbita más cercana de una estrella alrededor de un agujero negro

Un equipo de astrónomos han encontrado la evidencia de una estrella orbitando un agujero negro cada media hora. Este podría ser el baile orbital más cercano jamás visto entre un agujero negro y su estrella compañera en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Este descubrimiento se realizó utilizando dos de los telescopios espaciales de la NASA, el Observatorio de Rayos-X de Chandra y NuSTAR, y el Telescope Compact Array de Australia, ubicado en Nueva Gales del Sur, Australia.

La pareja estelar (binaria), se encuentra en el cúmulo globular 47 Tucanae, un denso grupo de estrellas en nuestra galaxia a unos 14.800 años luz de la Tierra.

Imagen izquierda: Cúmulo globular 47 Tucanae. Basado en datos obtenidos con FORS1 en Kueyen, UT2 del Very Large Telescope. La imagen, de 7 arc.min. de ancho, cubre el núcleo central del cúmulo de 30 arc.min. Las observaciones se realizaron en tres filtros diferentes: U, R, y un filtro de banda estrecha centrado alrededor de 485 nm, por un tiempo de exposición total de menos de 5 minutos. Los datos fueron extraídos del Archivo Científico de ESO y procesados ​​por Rubina Kotak (ESO) y el procesamiento final de imágenes fue hecho por Henri Boffin (ESO). Imagen derecha: Telescopio en el Observatorio de Siding Spring en Nueva Gales del Sur, Australia. La caja rectangular blanca esboza la vista tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA. Esa imagen, mostrada a la derecha, captura vistas cercanas de miles de estrellas del cúmulo. Las grandes estrellas brillantes en la imagen son gigantes rojas. Estas estrellas han hinchado hasta varias veces su tamaño normal porque han agotado su combustible nuclear y están cerca del final de sus vidas. La imagen fue tomada por la cámara avanzada de Hubble. Los astrónomos usaron estas observaciones de Hubble junto con datos de Hubble del 47 Tucanae para medir con exactitud los cambios en posiciones de más de 30.000 estrellas del Cúmulo. Sobre la base de esas mediciones, los astrónomos reunieron las historias de las estrellas, encontrando dos poblaciones de estrellas que tienen diferentes composiciones químicas y diferentes movimientos. La comprensión de la dinámica de las 47 estrellas Tucanae puede dar una idea de cómo este cúmulo formó sus estrellas. La imagen de Hubble fue tomada entre Enero y Octubre de 2010. La imagen del telescopio de Schmidt fue tomada el 12 de octubre de 1977  y el 9 de septiembre de 1989. NASA, ESA, Digitized Sky Survey (DSS, STcI / AURA / UKSTU / AAO), H. Richer y J. Heyl (Universidad de Columbia Británica) y J. Anderson y J. Kalirai (STScI).

 

La secuencia se abre paso a través de una amplia vista de la región de la pequeña nube de magallanes  hasta el cúmulo de estrellas globulares 47 Tucanae. Crédito: ESO / Digitized Sky Survey 2 / M.-R. Cioni / VISTA Magellanic Cloud Survey / Stanislav Volskiy Reconocimiento: Cambridge Astronomical Survey Unit. 10 de enero de 2013

 

Este sistema binario es conocido por los astrónomos desde hace muchos años, pero no ha sido hasta 2015 que un equipo llevado por los investigadores de la universidad de Curtin y del centro internacional para la investigación de radioastronomía (ICRAR) han encontrado que es un agujero negro el que tira el material de la estrella compañera.

Las uevas observaciones de Chandra muestran que el sistema binario conocido como X9, cambia constantemente el brillo de rayos X exactamente cada 28 minutos, lo cual es probablemente el tiempo que tarda la estrella compañera en hacer una órbita completa alrededor del agujero negro.

Junto con la evidencia de grandes cantidades de oxígeno en el sistema, esto hace evidente que X9 contiene una estrella enana blanca orbitando un agujero negro ha tan sólo 2,5 veces la distancia entre la Tierra y la Luna.

“Esta enana blanca está tan cerca del agujero negro, que el material está siendo arrancado de la estrella y arrojado sobre un disco de materia alrededor del agujero negro antes de caer en el”, dijo el primer autor, el Dr. Arash Bahramian, de la Universidad de Alberta en Canadá Y la Universidad Estatal de Michigan en los Estados Unidos.

“Afortunadamente para esta estrella, no creemos que siga este camino hacia el olvido, permanece en órbita”.
Aunque la estrella compañera enana blanca no parece estar en peligro de caer en sus entrañas o ser desgarrada por el agujero negro, su destino parece actualmente  incierto.

El profesor asociado James Miller-Jones, de Curtin University e ICRAR, dijo: “Creemos que la estrella puede haber estado perdiendo gas en el agujero negro durante decenas de millones de años y ahora ha perdido la mayoría de su masa”. “Con el tiempo, pensamos que la órbita de la estrella se hará más ancha y ancha a medida que se pierde más masa, convirtiéndose finalmente en un objeto exótico similar al famoso planeta de diamantes descubierto hace unos años”, dijo.

Pueden activar los subtítulos del vídeo en español usando los iconos que se ofrecen en la parte inferior derecha:

                                

¿Cómo llegó el agujero negro a tener un compañero tan cercano? Una posibilidad es que el agujero negro es el resultado final de la muerte de una estrella gigante roja y como el gas de las regiones exteriores de la estrella fue expulsado el sistema binario se formó, con un agujero negro y una enana blanca. La órbita del sistema binario se habría encogido a medida que se emitieran ondas gravitacionales hasta que el agujero negro comenzara a extraer material de la enana blanca.

Las ondas gravitacionales producidas por el sistema binario tienen una frecuencia demasiado baja para ser detectadas por las instalaciones terrestres que confirmaron la existencia de ondas de gravedad el año pasado, pero es posible que los observatorios de ondas gravitatorias basados ​​en el espacio en el futuro puedan ser lo suficientemente sensibles para detectarlas.

El co-autor del estudio, Vlad Tudor, también de la Universidad de Curtin del ICRAR, dijo que una teoría alternativa implicaría una estrella de neutrones que está siendo girada a medida que el material es arrastrado por el agujero negro. Pero esta teoría de la estrella de neutrones no explica todo lo que estamos viendo aquí, por lo que nuestra mejor explicación actual es la que estamos tratando, entre una enana blanca y muy cerca, un agujero negro “, dijo.

Imagen de portada:

Impresión artística de una estrella enana blanca (izquierda) en órbita alrededor de un agujero negro y tan cerca que gran parte de su material está siendo arrastrado. El inserto es una observación del grupo globular del anfitrión, 47 Tucanae, capturado por el observatorio de rayos X  Chandra de la NASA. El sistema (conocido como X9) está indicado por la flecha, y los rayos X de baja, media y alta energía están coloreados de rojo, verde y azul, respectivamente. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Universidad de Alberta / A.Bahramian et al .; Ilustración: NASA / CXC / M.Weiss.

 

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Fuentes: https://arxiv.org/abs/1702.02167 – https://phys.org/news/2017-03-star-closest-orbit-black-hole.html

 

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