Publicado: 
09 de septiembre de 2003

Sonidos de un Agujero Negro

Ondas sonoras 57 octavas más bajas que un Do-medio retumban desde un agujero negro super masivo, en el cúmulo de Perseo.

NASA

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Septiembre 9, 2003: Los astrónomos que utilizan el Observatorio de rayos-X Chandra de la NASA han encontrado, por primera vez, ondas sonoras procedentes de un agujero negro super masivo. Esta "nota" es la más grave que se haya detectado nunca en nuestro Universo. Por otra parte, la tremenda cantidad de energía que contienen estas ondas podría resolver un antiguo problema en Astrofísica.

Este agujero negro se encuentra en el cúmulo de galaxias de Perseo, situado a 250 millones de años luz de la Tierra. En el 2002, los astrónomos hicieron observaciones profundas con el telescopio espacial Chandra, las cuales mostraban ondulaciones en el gas que rellena el cúmulo. Estas ondulaciones son evidencia de ondas sonoras que han viajado cientos de miles de años luz desde el agujero negro central del cúmulo.

Arriba: El cúmulo de galaxias de Perseo . Cada objeto borroso es una galaxia. No visible en la imagen se encuentra la extensa nube de gas que rellena el cúmulo. Cerca del centro se puede observar un agujero negro supermasivo.

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Observaciones previas habían revelado la prodigiosa cantidad de luz y calor que crea un agujero negro. "Ahora, hemos detectado también su sonido", dice Andrew Fabian, del Instituto de Astronomía en Cambridge, Inglaterra, y director del estudio.

En términos musicales, el tono de sonido generado por el agujero negro se traduce en la nota "Si". Sin embargo, un humano no tiene capacidad de escuchar esta composición cósmica puesto que dicha nota es 57 octavas más baja que el "Do" medio. En comparación, un piano normal tiene alrededor de siete octavas. A una frecuencia un billón de veces más grave que el umbral de detección del oído humano, es la nota más profunda que se haya detectado nunca proveniente de un objeto en el Universo.

"Las ondas de Perseo son mucho más que una interesante forma de acústica de agujero negro", dice Steve Allen, colaborador en esta investigación del Instituto de Astronomía de Cambridge. "Estas ondas sonoras pueden ser la clave que explique cómo crecen los cúmulos de galaxias, las estructuras más grandes del Universo".

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Arriba: Escudriñando en el corazón del cúmulo de galaxias Perseo (izquierda), el Observatorio de rayos-X Chandra ha detectado ondas sonoras ronroneando a través del gas (derecha). [más información]

Por años los astrónomos han tratado de entender porqué hay tanto gas caliente en los cúmulos de galaxias y tan poco gas frío. El gas caliente, al emitir rayos-X debería enfriarse, puesto que la emisión se lleva parte de la energía del gas. Los gases densos cercanos al centro del grupo, donde la emisión es más brillante, se deberían enfriar más rápido. Mientras que se enfrían, dicen los investigadores, la presión del gas debe reducirse, provocando que los gases exteriores graviten hacia el centro. Billones de estrellas se deberían estar formando en ese flujo gaseoso.

Pero sólo se ha encontrado escasa evidencia de flujo de gases o formación de estrellas. Esto ha obligado a los astrónomos a inventar diferentes teorías para explicar cómo el gas contenido en los cúmulos se mantiene caliente. Ninguna de ellas ha sido satisfactoria.

Las ondas sonoras de los agujeros negros podrían, tal vez, ser la clave.

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Observaciones anteriores con el Chandra del cúmulo Perseo revelan dos cavidades globulares grandes, que se extienden desde el agujero negro central. Estas cavidades se han formado por chorros de material que han hecho retroceder el gas del cúmulo. Durante largo tiempo se ha sospechado que estos torbellinos -- que son un efecto lateral no intuitivo de la deglución de la materia circundante por el agujero negro -- son los que calientan el gas circundante. Pero el mecanismo era desconocido. Las ondas sonoras, detectadas en la reciente observación del Chandra propagándose desde las cavidades, podrían proporcionar este mecanismo de calentamiento.

Arriba: Ilustración de las cavidades y las ondas sonoras en el gas caliente que rellena el cúmulo de Perseo. [más información]

Se necesita una enorme cantidad de energía para generar las cavidades, tanta como la energía combinada de 100 millones de supernovas. La mayor parte de esta energía se transporta con las ondas sonoras y debe disiparse en el gas del cúmulo, manteniéndolo templado y evitando posiblemente un enfriamiento por flujo. Si esto es correcto, el tono "Si" de la onda sonora, 57 octavas por debajo del Do medio, podría haberse mantenido prácticamente constante durante 2,500 millones de años.

Perseo es el grupo de galaxias más brillante en rayos-X, y por lo tanto era un objetivo perfecto para el Chandra en su búsqueda de ondas sonoras murmurando a través del gas caliente. Hay otros cúmulos de galaxias que muestran cavidades de rayos-X, y futuras observaciones del Chadra podrían también detectar ondas sonoras en dichos grupos.

Enlaces a la Red (en inglés)

El Observatorio de Rayos-X Chandra -- aprenda más acerca del Chandra y sus muchos descubrimientos.

El Chandra "Escucha" a un Agujero Negro por Primera Vez (NASA) -- Nota de prensa completa, incluyendo animaciones y un álbum de fotos.

Cúmulos de Galaxias -- (CXO) Los cúmulos de Galaxias son los objetos más grandes en el universo que se soportan a si mismos por la fuerza de gravedad.

Astronomía de Rayos X vs. Rayos X en medicina -- (CXO) Es natural asociar los rayos X provenientes de objetos cósmicos con los que se usan para tomar radiografías en el consultorio médico; pero la comparación es algo complicada.

Más información: El Cúmulo de Perseo (APOD); "Radiografía" del cúmulo de Perseo. (APOD);



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