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El nuevo telescopio espacial Webb de $ 10 mil millones de la NASA revela un agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea

Telescopio espacial James Webb de la NASA. Crédito: Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

Webb abordará el desafío de desconcertar las llamaradas supermasivas de agujeros negros, que han demostrado ser intrigantes y frustrantes para los astrónomos.

En su primer año de funcionamiento, NASA‘s Telescopio espacial James Webb Unirá fuerzas con un esfuerzo de colaboración global para crear una imagen del entorno inmediato del bloque masivo. Calabozo en nuestro corazon vía Láctea galaxia. El Event Horizon Telescope (EHT) es mejor conocido por su primera imagen de la «sombra» de un agujero negro en el corazón de la galaxia M87, y ahora ha centrado sus esfuerzos en el entorno más complejo de Sagitario A *, la enorme Vía Láctea. Calabozo. Mientras que el núcleo M87 proporcionó un objetivo estático, el arco A * muestra misteriosas bengalas parpadeantes cada hora, lo que dificulta el disparo. Webb ayudará con sus imágenes infrarrojas de la región del agujero negro, proporcionando datos sobre cuándo existen las llamaradas que serán una referencia valiosa para el equipo de EHT.

Vista de ondas múltiples del arco A *

Un enorme vórtice de gas caliente brilla con luz infrarroja, lo que indica la ubicación aproximada del agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra Vía Láctea. Esta imagen compuesta de múltiples longitudes de onda incluye luz infrarroja cercana capturada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, y fue la imagen infrarroja más nítida jamás tomada de la región del centro galáctico cuando fue lanzada en 2009. Destellos de destellos dinámicos en la región que rodea inmediatamente al agujero negro, llamado Sagittarius A *, ha complicado el esfuerzo de colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) para crear una imagen más cercana y detallada. Si bien el agujero negro en sí no emite luz y, por lo tanto, no puede ser detectado por un telescopio, el equipo de EHT está trabajando para capturarlo obteniendo una imagen clara del polvo y el gas calientes y brillantes que lo rodean directamente. Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

En las cimas de las montañas aisladas de todo el planeta, los científicos esperan la noticia de que la noche es noche: se ha completado la compleja coordinación de docenas de telescopios en la Tierra y en el espacio, el clima es despejado, se han abordado los problemas técnicos: las estrellas metafóricas están alineadas. Es hora de echar un vistazo al agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra Vía Láctea.

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La programación del Sudoku, como la llaman los astrónomos, ocurre todos los días de la campaña de observación a través de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT), y pronto tendrán un nuevo jugador a considerar; El telescopio espacial James Webb de la NASA se unirá a estos esfuerzos. Durante la primera lista de observaciones de Webb, los astrónomos utilizarán su poder en imágenes infrarrojas para abordar algunos de los desafíos únicos y persistentes que presenta el agujero negro de la Vía Láctea, llamado Sagitario A * (Sgr A *; el asterisco se pronuncia «estrella»).

En 2017, el EHT utilizó la fuerza de imagen combinada de ocho instalaciones de radiotelescopios en todo el planeta para capturar la primera vista histórica de la región que rodea directamente un agujero negro supermasivo, en la galaxia M87. Sgr A * está más cerca pero más oscuro que el agujero negro de M87, y las llamaradas parpadeantes únicas en el material que lo rodea alteran el patrón de la luz cada hora, presentando desafíos para los astrónomos.

Visualización de longitud de onda múltiple de la imagen de arco A * brújula

Crédito: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI

«El agujero negro supermasivo de nuestra galaxia es el único conocido que contiene este tipo de resplandor, y aunque eso hizo que fuera muy difícil tomar una fotografía de la región, también hace que Sagitario A * sea más interesante científicamente», dijo el astrónomo Farhad Yousefzadeh. . , quien es profesor en Northwestern University e investigador principal del programa de monitoreo Sgr A * de Webb.

Las llamaradas se deben a la aceleración temporal pero intensa de las partículas alrededor del agujero negro a energías mucho más altas, con la correspondiente emisión de luz. Una ventaja significativa de observar Sgr A * usando Webb es la capacidad de capturar datos en dos longitudes de onda infrarrojas (F210M y F480M) de forma simultánea y continua, desde la posición del telescopio fuera de la Luna. Webb tendrá una vista continua, observando los ciclos de quemado y enfriamiento que el equipo de EHT puede usar como referencia con sus propios datos, lo que dará como resultado una imagen más clara.

La fuente o mecanismo que causa los brotes de Sgr A * es muy debatido. Las respuestas a cómo las llamaradas de Sgr A * comienzan, alcanzan su punto máximo y se disipan pueden tener implicaciones de gran alcance para el estudio futuro de los agujeros negros, así como de las partículas y plasma Física, incluso llamaradas del sol.

Región del centro galáctico en el infrarrojo cercano

El gas caliente orbita alrededor de la región del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, iluminado con luz infrarroja cercana capturada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Lanzada en 2009 para celebrar el Año Internacional de la Astronomía, esta imagen fue la imagen infrarroja más nítida de la región del centro galáctico. El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA, programado para su lanzamiento en diciembre de 2021, continuará esta búsqueda, acoplando la precisión de la fuerza del Hubble con una mayor capacidad para detectar radiación infrarroja. Las observaciones de Webb de las llamaradas en la región serán de particular interés para los astrónomos, que no se han observado alrededor de ningún otro agujero negro supermasivo y se desconoce la causa. Las llamaradas han complicado la búsqueda de la colaboración de Event Horizon Telescope (EHT) para capturar una imagen de la región que rodea directamente al agujero negro, y se espera que los datos infrarrojos de Webb ayuden en gran medida a producir una imagen limpia. Crédito: NASA, ESA, STScI y Q. Daniel Wang (UMass)

«Los agujeros negros son simplemente increíbles», dijo Sera Markov, astrónomo del equipo de investigación de Webb Sgr A * y vicepresidente del Consejo de Ciencias de la EHT. “La razón por la que los científicos y las agencias espaciales de todo el mundo se han esforzado tanto en estudiar los agujeros negros es que son los entornos más extremos del universo conocido en los que podemos poner a prueba nuestras teorías fundamentales, como la relatividad general, en la práctica. «

Los agujeros negros, predichos por Albert Einstein como parte de su Teoría General de la Relatividad, son en cierto sentido lo contrario de lo que sugiere su nombre: en lugar de un agujero vacío en el espacio, los agujeros negros son las regiones de materia más densas y compactas. . El campo gravitacional del agujero negro es tan fuerte que distorsiona la estructura del espacio a su alrededor, y cualquier materia que se acerque demasiado permanece allí para siempre, junto con la luz que emite la materia. Por eso los agujeros negros parecen «negros». Cualquier luz detectada por los telescopios no proviene del agujero negro en sí, sino del área que lo rodea. Los científicos llaman al borde interior final de esta luz el horizonte de eventos, que es donde la colaboración EHT obtuvo su nombre.

La imagen EHT de M87 fue la primera evidencia visual directa de que las predicciones de Einstein de un agujero negro eran correctas. Los agujeros negros todavía forman un terreno de prueba para la teoría de Einstein, y los científicos esperan que las observaciones de Sgr A * de múltiples longitudes de onda cuidadosamente tabuladas por EHT, Webb, rayos X y otros observatorios reduzcan el margen de error en los cálculos de la relatividad general, o quizás apuntar a nuevos mundos de la física no. Ahora lo entendemos.

Por muy emocionante que pueda ser la perspectiva de una nueva comprensión y / o una nueva física, tanto Markov como Zadeh señalan que esto es solo el comienzo. «Es un proceso. Es probable que al principio tengamos más preguntas que respuestas», dijo Markov. El equipo de investigación de Sgr A * planea avanzar más tiempo con Webb en los próximos años, para presenciar eventos de ignición adicionales y construir una base de conocimientos. y para identificar patrones de llamaradas aleatorias Aparentemente, el conocimiento adquirido al estudiar Sgr A * se aplicará luego a otros agujeros negros, para ver qué es fundamental para su naturaleza frente a lo que hace que un agujero negro sea único.

Así que la estresante programación del Sudoku continuará durante algún tiempo, pero los astrónomos están de acuerdo en que vale la pena. “Es lo más noble que pueden hacer los humanos, la búsqueda de la verdad”, dijo Zadeh. «Está en nuestra naturaleza. Queremos saber cómo funciona el universo, porque somos parte del universo. Los agujeros negros pueden contener pistas para algunas de estas grandes preguntas».

El Telescopio Webb de la NASA será el principal observatorio de ciencia espacial durante la próxima década, explorando cada etapa de la historia cósmica, desde dentro de nuestro sistema solar hasta las galaxias observables más distantes en el universo temprano, y todo lo que se encuentra en el medio. Webb revelará descubrimientos nuevos e inesperados y ayudará a la humanidad a comprender los orígenes del universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.