¿Cómo se encuentran los agujeros negros?

Los agujeros negros tienen tanta gravedad que ni siquiera la luz puede escapar de ellos . Si no podemos verlos y absorben toda la radiación electromagnética, ¿cómo podemos encontrarlos?

Para agregar a la respuesta de John Conde. Según la página web de la NASA "Agujeros negros" , la detección de agujeros negros obviamente no se puede realizar mediante la detección de ninguna forma de radiación electromagnética que provenga directamente de ella (por lo tanto, no se puede "ver").

El agujero negro se infiere al observar la interacción con la materia circundante, desde la página web:

Sin embargo, podemos inferir la presencia de agujeros negros y estudiarlos detectando su efecto sobre otra materia cercana.

Esto también incluye la detección de radiación de rayos X que se irradia desde la materia que se acelera hacia el agujero negro. Aunque esto parece contradictorio con mi primer párrafo, debe tenerse en cuenta que esto no proviene directamente del agujero negro, sino de la interacción con la materia que se acelera hacia él.

Hay muchas, muchas formas de hacer esto.

Lentes gravitacionales

Este es, con mucho, el más conocido. Los demás lo han mencionado, pero lo mencionaré.

La luz proveniente de cuerpos distantes puede doblarse por la gravedad, creando un efecto de lente. Esto puede conducir a imágenes múltiples o distorsionadas del objeto (múltiples imágenes dan lugar a anillos y cruces de Einstein ).

Entonces, si observamos un efecto de lente en una región donde no hay ningún cuerpo masivo visible, probablemente haya un agujero negro allí. La alternativa es que estamos mirando a través de la materia oscura 'halo' que rodea (y se extiende) los componentes luminosos de cada galaxia y cúmulo de galaxias ( Ver: Bullet Cluster ). En escalas lo suficientemente pequeñas (es decir, las regiones centrales de las galaxias), esto no es realmente un problema.

(Esta es la impresión de un artista de una galaxia que pasa detrás de un BH)

Ondas gravitacionales

Los agujeros negros giratorios y otros sistemas dinámicos que involucran agujeros negros emiten ondas gravitacionales. Proyectos como LIGO (y eventualmente, LISA ) pueden detectar estas ondas. Un candidato importante de interés para LIGO / VIRGO / LISA es la eventual colisión de un sistema binario de agujero negro.

Redshift

A veces tenemos un agujero negro en un sistema binario con una estrella. En tal caso, la estrella orbitará el baricentro común.

Si observamos la estrella cuidadosamente, su luz se desplazará hacia el rojo cuando se aleje de nosotros, y se desplazará hacia el azul cuando se acerque a nosotros. La variación en el desplazamiento al rojo sugiere rotación, y en ausencia de un segundo cuerpo visible, generalmente podemos concluir que hay un agujero negro o una estrella de neutrones allí.

Propuestas Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Al entrar en un poco de historia aquí, Salpeter y Zel'dovitch propusieron independientemente que podamos identificar los agujeros negros de las ondas de choque en las nubes de gas. Si un agujero negro pasa una nube de gas, los gases en la nube se verán obligados a acelerar. Esto emitirá radiación (rayos X, principalmente), que podemos medir.

Una mejora en esto es la propuesta Zel'dovitch-Novikov, que analiza los agujeros negros en un sistema binario con una estrella. Parte de los vientos solares de la estrella serán absorbidos por el agujero negro. Esta aceleración anormal de los vientos, nuevamente, conducirá a ondas de choque de rayos X.

Este método (más o menos) condujo al descubrimiento de Cyg X-1

Giroscopios cósmicos

Cyg A es un ejemplo de esto. Los agujeros negros que giran actúan como giroscopios cósmicos: no cambian fácilmente su orientación.

En la siguiente imagen de radio de Cyg A, vemos estos débiles chorros de gas que emanan del punto central:

Estos chorros duran cientos de miles de años luz, pero son muy rectos. Discontinua, pero recta. Cualquier objeto que se encuentre en el centro, debe ser capaz de mantener su orientación por mucho tiempo.

Ese objeto es un agujero negro giratorio.

Cuásares

Se cree que la mayoría de los cuásares están alimentados por agujeros negros. Muchas (si no todas) las explicaciones de los candidatos para su comportamiento involucran agujeros negros con discos de acreción, por ejemplo, el proceso de Blandford-Znajek .

Un agujero negro también se puede detectar por la forma en que dobla la luz a medida que varios cuerpos se mueven detrás de él. Este fenómeno se llama lente gravitacional y es la predicción más sorprendente visualmente de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Esta imagen retrata la geometría de la lente gravitacional. La luz de los objetos de fondo luminoso se dobla debido a la deformación del espacio-tiempo en presencia de masa (aquí, el punto rojo podría ser el agujero negro en cuestión):

Los astrónomos han descubierto la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y se ha denominado Sagitario A * .

Durante un período de diez años, se han rastreado las trayectorias de un pequeño grupo de estrellas, y la única explicación de su rápido movimiento es la existencia de un objeto altamente compacto con una masa de aproximadamente 4 millones de soles. Dadas las escalas de masa y distancia involucradas, la conclusión es que debe ser un agujero negro.

Una forma es siguiendo las explosiones de rayos gamma . Cuando un agujero negro se alimenta de gas circundante o traga una estrella que se acercó demasiado, a menudo emiten explosiones de rayos gamma que son muy enérgicas y fáciles de detectar (aunque no duran mucho).

En el caso de los agujeros negros supermasivos , aparentemente están en el centro de todas las galaxias medianas y grandes. Esto hace que cuando se vea bastante fácil.

Las 4 respuestas dadas antes de esta son muy buenas y se completan entre sí; encontrar un objeto que orbita tu objeto objetivo también te permite calcular la masa de tu objeto objetivo.

La materia que cae en un agujero negro se acelera hacia la velocidad de la luz. A medida que se acelera, la materia se descompone en partículas subatómicas y radiación dura, es decir, rayos X y rayos gamma. Un agujero negro en sí no es visible, pero la luz (principalmente rayos X, rayos gamma) de la materia que se acelera y se divide en partículas es visible.

Al mirar hacia el centro de nuestra galaxia, el telescopio espacial de rayos X Chandra ha observado varios agujeros negros además de Sgr A *, indirectamente, al captar la fuerte radiación de la materia que cae cuando se traga algo; luego, los agujeros negros se oscurecen nuevamente si no hay nada más que asimilar cerca;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Aquí puedes ver algo de esto brillando en el enjambre de agujeros negros cerca del centro de nuestra galaxia.

Métodos para detectar agujeros negros (que no son realmente agujeros o singularidades, ya que tienen masa, radio, rotación, carga y, por lo tanto, densidad, que varía con el radio, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• para detectar pasivamente un agujero negro (estelar o supermasivo), busque / espere llamaradas de radiación duras, que ocurren esporádicamente, luego realice un seguimiento con observaciones para ver si atrapó una grb (explosión de rayos gamma) de un agujero negro real o solo un blanco estrella enana o de neutrones haciendo una nova periódica;

• para detectar activamente un agujero negro en busca de lentes gravitacionales, que es un efecto continuo, o estrellas que orbitan a gran velocidad alrededor de un punto aparentemente vacío en el espacio, como S2 a 5000 + km / seg, alrededor de Sgr A *

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Pero no quedará nada para ver qué lo causó; Es mejor tener algunas observaciones de ese lugar en el cielo antes de que suceda.