Casi todos los agujeros negros vienen en uno de dos tamaños: agujeros negros de masa estelar que pesan hasta unas pocas docenas de veces la masa de nuestro sol o agujeros negros supermasivos que varían de un millón a varios miles de millones de veces la masa del sol. Los astrónomos creen que ese medioexisten agujeros negros de tamaño medio entre estos dos extremos, pero la evidencia ha sido difícil de encontrar, con aproximadamente media docena de candidatos descritos hasta ahora.
Un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de Maryland y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA ha encontrado evidencia de un nuevo agujero negro de masa intermedia de aproximadamente 5,000 veces la masa del sol. El descubrimiento agrega un candidato más a la lista de posibles mediosde tamaño mediano, al tiempo que fortalece el caso de que estos objetos existen. El equipo informó sus hallazgos en la edición en línea del 21 de septiembre de 2015 de Letras del diario astrofísico .
El resultado sigue un hallazgo similar de algunos de los mismos científicos, utilizando la misma técnica, publicada en agosto de 2014. Mientras que el estudio anterior midió con precisión un agujero negro que pesa 400 veces la masa del sol usando datos del Rossi X de la NASAde rayos X Timing Explorer RXTE, el estudio actual utilizó datos del satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea.
"Este resultado respalda la idea de que existen agujeros negros en todas las escalas de tamaño. Cuando se describe algo por primera vez, siempre hay alguna duda", dijo el autor principal Dheeraj Pasham, un asociado postdoctoral en Joint Space-ScienceInstitute, una asociación de investigación entre los Departamentos de Astronomía y Física de la UMD y la NASA Goddard. "La identificación de un segundo candidato con un instrumento diferente pone peso detrás de ambos hallazgos y nos da confianza en nuestra técnica".
El nuevo candidato de agujero negro de masa intermedia, conocido como NGC1313X-1, está clasificado como una fuente de rayos X ultraluminoso y, como tal, se encuentra entre las fuentes de rayos X más brillantes del universo cercano. Ha resultado difícil de explicar exactamentepor qué las fuentes de rayos X ultraluminosos son tan brillantes, sin embargo. Algunos astrónomos sospechan que son agujeros negros de masa intermedia que atraen activamente la materia, produciendo cantidades masivas de fricción y radiación de rayos X en el proceso.
En este contexto de fuegos artificiales de rayos X casuales creados por NGC1313X-1, Pasham y sus colegas identificaron dos bengalas repetidas, cada una parpadeando a una frecuencia inusualmente estable. Una parpadeó aproximadamente 27.6 veces por minuto y la otra aproximadamente 17.4 veces por minuto.Al comparar estas dos tasas, se obtiene una relación 3: 2 casi perfecta. Pasham y sus colegas también encontraron esta relación 3: 2 en M82X-1, el agujero negro que identificaron en agosto de 2014, aunque la frecuencia general de parpadeo fue mucho mayor en M82X-1.
Aunque los astrónomos aún no están seguros de qué causa estos destellos estables, la presencia de una relación de reloj 3: 2 parece ser una característica común de los agujeros negros de masa estelar y posiblemente también de los agujeros negros de masa intermedia.por actividad cerca del agujero negro, donde la gravedad extrema mantiene toda la materia circundante con una correa muy apretada, dijo Pasham.
Las relaciones 3: 2 también pueden proporcionar una medida precisa de la masa de un agujero negro. Los agujeros negros más pequeños parpadearán a una frecuencia más alta, mientras que los agujeros negros más grandes parpadearán con menos frecuencia.
"Para hacer una analogía con los instrumentos acústicos, si imaginamos que los agujeros negros de masa estelar son el violín y los agujeros negros supermasivos son el contrabajo, entonces los agujeros negros de masa intermedia son el violoncello", dijo el coautor Francesco Tombesi, uncientífico asistente de investigación en el Departamento de Astronomía de la UMD que tiene una cita conjunta en la NASA Goddard a través del Centro de Investigación y Exploración en Ciencia y Tecnología Espaciales.
Pasham y Tombesi esperan que la identificación de fuentes de rayos X ultraluminosas que exhiban la relación de parpadeo clave 3: 2 produzca muchos más candidatos de agujero negro de masa intermedia en el futuro cercano.
"Nuestro método es puramente empírico, no depende de los modelos. Por eso es tan fuerte", explicó Pasham. "No sabemos qué causa estas oscilaciones, pero parecen ser confiables, al menos en los agujeros negros de masa estelar"
La NASA planea lanzar un nuevo telescopio de rayos X, el Neutron Star Interior Composition Explorer NICER, en 2016. Pasham ya ha identificado varios posibles candidatos de agujero negro de masa intermedia que espera explorar con NICER.
"El tiempo de observación es muy importante, por lo que debe crear un caso con un método establecido y una lista de candidatos a los que se puede aplicar el método", explicó Pasham. "Con este resultado, estamos en una buena posición para avanzar"y hacer descubrimientos más emocionantes "
Además de Pasham y Tombesi, los coautores afiliados a la UMD incluyen al Profesor Asistente Adjunto de Astronomía Bradley Cenko y al Profesor de Astronomía Richard Mushotzky.
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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