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Agujero negro de billar en el centro de las galaxias

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Agujero negro de billar en el centro de las galaxias

Ilustración de un enjambre de pequeños agujeros negros en un disco de gas que gira alrededor de un agujero negro gigante. Crédito: J. Samsing/Instituto Niels Bohr

Los investigadores proporcionan la primera explicación plausible de por qué uno de los más masivos[{» attribute=»»>black hole pairs observed to date by gravitational waves also seemed to merge on a non-circular orbit. Their suggested solution, now published in Nature, involves a chaotic triple drama inside a giant disk of gas around a super massive black hole in a galaxy far, far away.

Black holes are one of the most fascinating objects in the Universe, but our knowledge of them is still limited — especially because they do not emit any light. Up until a few years ago, light was our main source of knowledge about our universe and its black holes, until the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) in 2015 made its breakthrough observation of gravitational waves from the merger of two black holes.

“But how and where in our Universe do such black holes form and merge? Does it happen when nearby stars collapse and both turn into black holes, is it through close chance encounters in star clusters, or is it something else? These are some of the key questions in the new era of Gravitational Wave Astrophysics,” says Assist. Prof. Johan Samsing from the Niels Bohr Institute at the University of Copenhagen, lead author of the paper.

He and his collaborators may have now provided a new piece to the puzzle, which possibly solves the last part of a mystery that astrophysicists have struggled with for the past few years.

Unexpected Discovery in 2019

The mystery dates back to 2019, when an unexpected discovery of gravitational waves was made by the  LIGO and Virgo observatories. The event named GW190521 is understood to be the merger of two black holes, which not only were heavier than previously thought physically possible, but had in addition produced a flash of light.

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Possible explanations have since been provided for these two characteristics, but the gravitational waves also revealed a third astonishing feature of this event — namely that the black holes did not orbit each other along a circle in the moments before merging.

“The gravitational wave event GW190521 is the most surprising discovery to date. The black holes’ masses and spins were already surprising, but even more surprising was that they appeared not to have a circular orbit leading up to the merger,” says co-author Imre Bartos, Prof. at the University of Florida.    

But why is a non-circular orbit so unusual and unexpected?

“This is because of the fundamental nature of the gravitational waves emitted, which not only brings the pair of black holes closer for them to finally merge but also acts to circularize their orbit.” explains co-author Zoltan Haiman, a Professor at Columbia University.

This observation made many people around the world, including Johan Samsing in Copenhagen, wonder,

“It made me start thinking about how such non-circular (known as “eccentric”) mergers can happen with the surprisingly high probability as the observation suggests,” says Johan Samsing.

It Takes Three to Tango

A possible answer would be found in the harsh environment in the centers of galaxies harboring a giant black hole millions of times the mass of the Sun surrounded by a flat, rotating disk of gas.

“In these environments, the typical velocity and density of black holes is so high that smaller black holes bounce around as in a giant game of billiards and wide circular binaries cannot exist,” points out co-author Prof. Bence Kocsis from the University of Oxford.

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But as the group further argued, a giant black hole is not enough,

“New studies show that the gas disk plays an important role in capturing smaller black holes, which over time move closer to the center and also closer to one other. This not only implies they meet and form pairs, but also that such a pair might interact with another, third, black hole, often leading to a chaotic tango with three black holes flying around,” explains astrophysicist Hiromichi Tagawa from Tohoku University,  co-author of the study.

However, all previous studies up to observation of GW190521 indicated that forming eccentric black hole mergers is relatively rare. This naturally brings up the question: Why did the already unusual gravitational wave source GW190521 also merge on an eccentric orbit?

Two Dimensional Black Hole Billiards

Everything that has been calculated so far was based on the notion that the black hole interactions are taking place in three dimensions, as expected in the majority of stellar systems considered so far.

“But then we started thinking about what would happen if the black hole interactions were instead to take place in a flat disk, which is closer to a two-dimensional environment. Surprisingly, we found in this limit that the probability of forming an eccentric merger increases by as much as a 100 times, which leads to about half of all black hole mergers in such disks possibly being eccentric,” says Johan Samsing and continues:

“And that discovery fits incredibly well with the observation in 2019, which all in all now points in the direction that the otherwise spectacular properties of this source are not so strange again, if it was created in a flat gas disk surrounding a supermassive black hole in a galactic nucleus.”

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This possible solution also adds to a century-old problem in mechanics,

“The interaction between 3 objects is one of the oldest problems in physics, which both Newton, myself, and others have intensely studied. That this now seems to play a crucial role in how black holes merge in some of the most extreme places of our Universe is incredibly fascinating ”, says co-author Nathan W. Leigh, Prof. at Universidad de Concepción, Chile.

Black Holes in Gaseous Disks

The theory of the gas disk also fits with other researchers’ explanations of the other two puzzling properties of GW190521. The large masses of the black hole have been reached by successive mergers inside the disk, while the emission of light could originate from the ambient gas.

“We have now shown that there can be a huge difference in the signals emitted from black holes that merge in flat, two-dimensional disks, versus those we often consider in three-dimensional stellar systems,  which tells us that we now have an extra tool that we can use to learn about how black holes are created and merge in our Universe, ” says Johan Samsing.

But this study is only the beginning,

“People have been working on understanding the structure of such gas disks for many years, but the problem is difficult. Our results are sensitive to how flat the disk is, and how the black holes move around in it. Time will tell whether we will learn more about these disks, once we have a larger population of black hole mergers, including more unusual cases similar to GW190521. To enable this, we must build on our now published discovery, and see where it leads us in this new and exciting field” concludes co-author Zoltan Haiman.

Reference: “AGN as potential factories for eccentric black hole mergers” 9 March 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-04333-1

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Importante descubrimiento potencial de 11 objetos mucho más allá del cinturón de Kuiper

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Importante descubrimiento potencial de 11 objetos mucho más allá del cinturón de Kuiper

Los investigadores que buscan objetos en el Cinturón de Kuiper (la región con forma de rosquilla más allá de la órbita de Neptuno que contiene objetos helados, incluido el planeta enano Plutón) parecen haber encontrado 11 objetos mucho más allá. Este podría ser un descubrimiento importante, que revelaría, entre otras cosas, que el sistema solar es mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente.

La sonda New Horizons de la NASA se lanzó en 2006 y se dirigió hacia Plutón antes de observar de cerca Arrokoth, un objeto pequeño y distante en el cinturón de Kuiper. Pero las sondas de la NASA no descansan y los equipos han estado tratando de identificar nuevos objetivos que New Horizons podría estudiar de cerca, brindándonos una nueva perspectiva sobre estos objetos distantes.

Se han llevado a cabo varias investigaciones, en particular con el telescopio Subaru en Hawaii. La cámara de campo ultra amplio del telescopio busca rastros de objetos que luego pueden ser seguidos y confirmados por otros telescopios. El equipo descubrió la asombrosa cifra de 239 objetos transneptunianos como parte de este estudio.

Si bien esto es genial en sí mismo, el equipo ahora informa algo aún más interesante.

«La parte más emocionante de las observaciones del HSC fue el descubrimiento de 11 objetos a distancias más allá del conocido Cinturón de Kuiper», dijo en un comunicado de prensa el Dr. Fumi Yoshida del Centro de Investigación de Exploración Planetaria de Chiba Technology. declaración.

“Si esto se confirma, sería un descubrimiento importante. La nebulosa solar primordial era mucho más grande de lo que se pensaba anteriormente, y esto podría tener implicaciones para estudiar el proceso de formación de planetas en nuestro sistema solar. »

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La mayoría de los objetos transneptunianos se han descubierto entre 30 y 55 unidades astronómicas (UA), una UA que corresponde a la distancia entre el Sol y la Tierra. Más allá de esta distancia, el número de objetos descubiertos disminuye. Sin embargo, el equipo también descubrió una serie de objetos a entre 70 y 90 UA de distancia, más allá de un valle donde se encontraron relativamente pocos objetos.

«Si se confirman, estos objetos delatan la presencia de una abundancia no reconocida previamente de objetos distantes que pueden ayudar a explicar una serie de otras observaciones que de otro modo permanecen en desacuerdo con el conocido Cinturón de Kuiper, incluidas las detecciones de ocultaciones estelares casuales y resultados recientes del estudio. contador de polvo a bordo de la nave espacial New Horizons”, explicó el equipo en un estudio.

Esto podría significar que hay un segundo cinturón de Kuiper esperando a ser descubierto.

Esta brecha implica que podría haber un segundo cinturón de Kuiper.

Crédito de la foto: Wesley Fraser/Telescopio Subaru

Se necesitarán más observaciones para confirmar su presencia real, aunque el equipo destaca su impresionante tasa de éxito en la identificación de objetivos para el seguimiento, incluido el hecho de que 22 de los 23 objetivos identificados para el seguimiento por el Telescopio Espacial Hubble fueron confirmados posteriormente.

Si bien podría explicar algunas cosas sobre nuestro propio sistema solar, incluidas las observaciones casuales de estrellas de fondo que parecen estar desvaneciéndose y las tasas de impacto de polvo detectadas por un instrumento a bordo de New Horizons, podría tener implicaciones en nuestra búsqueda de vida. Nuestro sistema solar, por lo que pensábamos hasta ahora, parecía un poco inusual en comparación con otros sistemas que hemos estudiado. Se pensó que esto ayudaría a explicar por qué surgió la vida aquí, pero si estas observaciones son correctas y el sistema solar se extiende más allá de lo que pensábamos, tal vez no sea tan inusual después de todo.

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«El cinturón de Kuiper de nuestro sistema solar ha parecido durante mucho tiempo muy pequeño en comparación con muchos otros sistemas planetarios, pero nuestros resultados sugieren que esta idea puede haber surgido simplemente debido a un sesgo de observación», añadió en otro artículo el Dr. Wes Fraser, del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, coinvestigador del equipo científico de la misión New Horizons y autor principal del estudio. declaración“Entonces, si se confirma este resultado, quizás nuestro cinturón de Kuiper no sea tan pequeño e inusual en comparación con los que rodean otras estrellas. »

Se publica un artículo en el Revista de Ciencias Planetariasel segundo está aceptado en Planetary Science Journal y está disponible en el servidor de preimpresión. arXiv.

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El robot europeo de búsqueda de muestras de Marte supera la prueba de recuperación de muestras de campo (vídeo)

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El robot europeo de búsqueda de muestras de Marte supera la prueba de recuperación de muestras de campo (vídeo)

El gigante aeronáutico europeo Airbus ha probado en el campo dos de sus vehículos exploradores de Marte en una cantera cerca de Londres, mostrando por primera vez un nuevo brazo robótico destinado a la recolección autónoma de muestras de planetas extraterrestres. La compañía también ha estado experimentando con un modelo de su rover ExoMars, con la esperanza de mejorar su sistema de navegación para permitir que el robot viaje más rápido y explore más terreno una vez que llegue al Planeta Rojo en 2028.

Durante las pruebas, el demostrador Codi, un vehículo explorador de recuperación de muestras de Marte, recibió coordenadas de una estación de control terrestre simulada para dirigirlo al lugar donde se habían almacenado las muestras simuladas de Marte. Luego, el rover utilizó sus mapas a bordo y un sistema de navegación autónomo que incluye un par de cámaras estéreo para encontrar el camino hacia las muestras.

Airbus ya ha probado el rover dos veces en la misma cantera en los últimos años, pero la campaña de prueba de este año fue la primera en demostrar no sólo la capacidad de movimiento, sino también la capacidad de recolección de muestras. También en este caso hubo que hacerlo de forma totalmente independiente.

Pruebas de rover en una cantera del Reino Unido que muestran un rover de cuatro ruedas, conocido como Codi, usando su brazo robótico y un potente sistema de visión por computadora para recuperar tubos de muestra. (Crédito de la foto: Airbus)

El rover se mueve a una velocidad pausada de unos 7 centímetros por segundo, mientras realiza paradas frecuentes para evaluar el terreno circundante con sus cámaras estéreo y decidir la ruta más segura y eficiente. Durante las pruebas, el rover pudo recorrer distancias relativamente grandes sin intervención humana. “Rompimos un récord de 300 metros [980 feet] «Esto es lo que el rover logró hacer en un día, por sí solo, sin interrupción», dijo a Space.com Chris Draper, director del programa Exploration Rover de Airbus.

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Se abre una experiencia de realidad virtual en la estación espacial en Charlotte

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Se abre una experiencia de realidad virtual en la estación espacial en Charlotte

Menos de 300 personas han visitado alguna vez la Estación Espacial Internacional, que orbita a unos 400 kilómetros sobre la Tierra. Pero a partir del viernes 20 de octubre, este número aumentará exponencialmente, aunque sólo sea a través del prisma de la realidad virtual.

Ese día se inaugurará oficialmente Blumenthal Arts”Exploradores espaciales: infinito”, un viaje inmersivo de una hora que ofrece a los visitantes una vista aérea del espacio, tal como se ve a bordo de la estación espacial.

Todo esto es posible gracias a la última tecnología… y a las gafas de realidad virtual que llevan los visitantes.

Libere su mente y podrá sentir que está flotando en el espacio, mientras a su alrededor se despliegan espectaculares vistas de 360 ​​grados, incluidas impresionantes vistas de la Tierra. También podrás vislumbrar las actividades diarias de una tripulación internacional a bordo de la estación espacial. (Tuve la oportunidad de vislumbrar esto el 8 de abril, cuando Blumenthal organizó una pequeña reunión para observar el eclipse solar).

“El Infinito” es fruto de la imaginación de dos estudios canadienses que trabajó con varias agencias espaciales internacionales, incluida la NASA, para producir una experiencia inmersiva. Charlotte será la quinta ciudad estadounidense en albergar “The Infinite”.

Además de “The Infinite”, Blume Studios también albergará instalaciones de arte interactivas, murales, Gaia, iluminación artística y más. Consulte el resumen completo de Blume Studios.

Un movimiento inmersivo

Como habrás notado, Blumenthal rápidamente se expandió más allá de albergar representaciones teatrales. La llegada de “The Infinite” a Blume Studios es solo el último paso en esta transición.

Foto de : Blumenthal Arts

En 2021 asistieron más de 300.000 personas”Inmersión de Van Gogh”, que Blumenthal organizó en un almacén en Camp North End. Dado que más de la mitad de los compradores de entradas provienen de fuera del área de Charlotte, Blumenthal estimó el impacto económico de “Immersive Van Gogh” en más de 40 millones de dólares.

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Aprovechando este éxito, Blumenthal está desarrollando actualmente Blume Studios, un centro de Charlotte dedicado a las artes y el entretenimiento inmersivos. El proyecto se ubicará en lo que ahora se llama Iron District de la ciudad, un antiguo sitio industrial en Uptown donde una vez vivieron Charlotte Pipe and Foundry Co..

“The Infinite” será la primera experiencia inmersiva organizada en este sitio. El lugar está ubicado en 904 Post Street e incluye dos salas: Stage 1 y Stage 2.

Una conexión local

Los visitantes de “Infinite” verán un video de dos minutos en el que aparece Joan Higginbotham, ingeniera eléctrica y ex astronauta de la NASA que ahora vive en Charlotte. Se publicará una versión más larga del vídeo en el sitio web de Blume Studios a partir del 23 de septiembre.

En el video, Higginbotham habla sobre su experiencia con la NASA, su experiencia en el espacio, el honor de ser la tercera mujer negra en el espacio y cómo superó los reveses en su carrera.

Un funcionario de Blumenthal dijo que el video completo se enviará para que todos los estudiantes de sexto grado matriculados en las escuelas de CMS lo vean. Blumenthal se propuso que todos los estudiantes de sexto grado de CMS visitaran la experiencia inmersiva en Blume Studios.

«La idea es inspirar a la próxima generación de niños a interesarse por el espacio y la ciencia», dijo el funcionario a QCity Metro.

Además del video y la experiencia «Infinite», los visitantes del escenario 1 en Blume Studios también verán una exhibición especial que presenta varios artefactos espaciales, incluido el traje espacial y el casco de Higginbotham, un modelo de la nave espacial en la que viajó, una AstroBarbie negra, y más.

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El 9 de diciembre de 2006, Higginbotham se embarcó en una misión de 12 días a bordo del transbordador espacial Discovery como especialista en misiones.

En una entrevista con QCity Metro, Higginbotham dijo que espera que el video resuene entre las personas que visitan la experiencia inmersiva, especialmente los niños, «que probablemente piensan en los astronautas como personas que no son necesariamente sus vecinos que viven en la calle junto a usted. «

Higginbotham dijo que espera que su video “aporte algo de credibilidad” a la experiencia “y la traiga de regreso a la Tierra”.

“Quiero que los estudiantes se den cuenta de que por muy lejano que parezca el espacio y por muy lejano que parezca convertirse en astronauta, si trabajan duro y perseveran, pueden lograr sus objetivos, ya sea querer convertirse en astronauta o algo así”, dijo. dicho.

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