¿Existen métodos automáticos para localizar agujeros negros (estelares y supermasivos)?

Los agujeros negros se han descubierto utilizando varias técnicas, como se describe en ¿ Cómo se encuentran los agujeros negros? . Lo que me preguntaba es: ¿existen métodos automáticos para localizarlos (p. ej., inteligencia artificial o técnicas de análisis de imágenes), o el descubrimiento aún se basa en personas reales que analizan, p. ej., el movimiento de las estrellas en una determinada porción del espacio? Por ejemplo, recuerdo una de las charlas de Andrea Ghez y me pareció que el análisis se hacía manualmente.

Gracias de antemano por su tiempo.

Gracias, buen punto @ProfRob
Me interesaría específicamente saber si el proceso de descubrimiento de agujeros negros en la Vía Láctea (y quizás en las galaxias vecinas de la Vía Láctea) a través de lentes ópticas podría automatizarse...
@Alex Creo que esto también es interesante. Mi idea era analizar series de imágenes tomadas en diferentes momentos y decir, solo en base a la evolución que ahí se muestra, si hay un agujero negro o no, por ejemplo porque hay cuerpos orbitando alrededor de algo que es invisible en las fotos a ciertas velocidades. y así sucesivamente, pero sin necesariamente escribir ecuaciones completas y detalladas que describan las leyes de movimiento hipotéticas en caso de que haya un agujero negro.
Hola, es posible que desee cancelar la aceptación de la respuesta a continuación, ya que estaba preguntando sobre los agujeros negros supermasivos, pero la respuesta a continuación analiza los métodos para detectar agujeros negros de masa estelar, que no son necesariamente los mismos métodos.
@DaddyKropotkin, de hecho, mi pregunta era bastante genérica y, como no soy físico, me pareció completa. Pero lo que estás diciendo es que no cubre todos los posibles tipos de agujeros negros, ¿verdad? Entonces, ¿para algunos agujeros negros (los supermasivos) todavía no hay métodos automáticos? ¿O existen pero simplemente son diferentes?
De hecho, existen métodos para los agujeros negros supermasivos y generalmente son diferentes, pero con cierta superposición. Editar su pregunta para aclarar esto podría ayudar a obtener una respuesta más precisa. Su pregunta actual hace referencia a Andrea Ghez, que trabaja en agujeros negros supermasivos, pero la respuesta que aceptó es sobre métodos generales para detectar agujeros negros de masa estelar. Los métodos pueden ser diferentes en general porque la masa estelar y los agujeros negros supermasivos tienden a existir en diferentes circunstancias/entornos astrofísicos.
FYI: estas 3 galaxias fusionadas (ver el enlace a continuación), que se observaron y se confirmó que cada una de ellas tiene el agujero negro masivo central, se encuentran actualmente en la etapa inicial de fusión. Pueden producir ondas gravitacionales detectables cuando sus agujeros negros se acercan y comienzan a orbitar entre sí aanda.org/articles/aa/full_html/2021/07/aa41210-21/…
Interesante, gracias!
Este artículo (el enlace a continuación) menciona la posibilidad de utilizar en el futuro (en lugar o además de los interferómetros) la instrumentación basada en la medición de los efectos de la interacción entre las ondas gravitatorias y el campo electromagnético. ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5390036
El experimento del resonador de ondas acústicas masivas (BAW) utiliza un detector de ondas gravitacionales de alta frecuencia que se basa en los principios del detector de masa resonante. En los primeros 153 días de BAW se detectaron dos eventos que podrían ser, en principio, ondas gravitacionales de alta frecuencia. Una posible explicación de las señales es que fueron creadas por agujeros negros primordiales. La fusión de agujeros negros primordiales de baja masa no podría ser detectada por LIGO o Virgo. Otra explicación es que las señales fueron causadas por partículas candidatas a materia oscura de gran masa.
La NASA ha anunciado que ha aislado la masa y la ubicación de lo que podría ser un agujero negro "errante" utilizando el Telescopio Espacial Hubble. Esta es la primera vez en la historia de la agencia espacial que ha podido lograr esto, a pesar de que hay más de 100 millones de agujeros negros en nuestra galaxia. petapixel.com/2022/06/10/… nasa.gov/feature/goddard/2022/…

Respuestas (1)

Existen aproximadamente tres métodos para "descubrir" agujeros negros:

  1. Encuentra la firma de rayos X de su disco de acreción.
  2. Descubra la firma de ondas gravitacionales de las fusiones de agujeros negros.
  3. Sea inteligente y encuentre algo nuevo, como las mediciones de velocidad radial que descubrieron el "unicornio".

El procesamiento de ondas gravitacionales es casi completamente automático. Las mediciones de estrés que realizan Ligo y Virgo se procesan automáticamente para buscar evidencia de un "chirrido", y los candidatos se marcan automáticamente para una mayor investigación. Los descubrimientos de GW actualmente no ubican exactamente el agujero negro, pero descubren su existencia y brindan información sobre la masa y la distancia.

Las fuentes de rayos X se localizan automáticamente mediante búsquedas de nova de rayos X con telescopios espaciales. El telescopio escanea una región del cielo en busca de cambios y señala posibles fuentes para una mayor investigación. El trabajo duro consiste en mostrar que una fuente particular de rayos X es un agujero negro y no una estrella de neutrones u otra cosa. Esto tiende a implicar la recopilación de una combinación de pruebas en lugar de un solo "descubrimiento".

Otros métodos, como la velocidad radial, también se pueden procesar automáticamente (mediante sistemas automáticos que buscan exoplanetas). Estos pueden descubrir candidatos, pero reunir la evidencia de que la señal se debe a un agujero negro es una tarea humana.

Muchos "agujeros negros" son en realidad "candidatos a agujeros negros". Hay evidencia de algo, y eso es consistente con un agujero negro, por lo que en lugar de un "descubrimiento", hay un proceso mediante el cual otras hipótesis son eliminadas por observaciones adicionales, hasta que solo queda la hipótesis del agujero negro.

¡Muchas gracias! Esto responde a mi pregunta. ¿Sugeriría alguna fuente para explorar esas técnicas más a fondo?
En mi humilde opinión, no llamaría "descubrimiento" (en el sentido astronómico de esta palabra) ya que este método no tiene la capacidad de averiguar la ubicación de tales agujeros negros y su distancia a la Tierra.
@Alex Estás equivocado. Mire cualquier artículo de LIGO/Virgo sobre eventos de coalescencia compactos informados y verá que miden la distancia a la fuente desde la Tierra y restringen la región en el cielo de la Tierra para ubicar la dirección de la que proviene la señal.
@Daddy Kropotkin Esta estimación de distancia y la restricción de la región con respecto a la ubicación del agujero negro son demasiado vagas para llamar a esto un "descubrimiento astronómico". Además, este método no se basa en una observación astronómica directa sino en la inferencia indirecta de la teoría de Einstein.
Esto no cubre varios métodos utilizados para medir agujeros negros supermasivos, que es de lo que se trata la referencia del OP a "una de las charlas de Andrea Ghez".
@Alex El descubrimiento de la señal de ondas gravitacionales está en 5 σ , pero se infiere la fuente de la señal. Pero eso no es diferente de cómo funciona en la astronomía electromagnética, donde se miden la luminosidad, la velocidad radial, la espectroscopia, etc. de un objeto y el tipo, la masa, el giro, etc. del objeto se infieren con modelos estelares y galácticos. evolución que son mucho más inciertos teóricamente que la relatividad general pura. física.stackexchange.com/questions/238782/…
@Daddy Kropotkin Citando su último comentario (las mayúsculas son mías): "... se MIDE la luminosidad, la velocidad radial, la espectroscopia, etc.... de un OBJETO..." En el caso anterior, ya existe un OBJETO ASTRONÓMICO DESCUBIERTO con parte de él parámetros que se miden directamente. Mi punto es: uno no puede llamar al objeto astronómico, cuya existencia se basa solo en la inferencia como DESCUBIERTO.
@Alex Estás haciendo un argumento semántico que no tiene contenido físico. ¿Un halo de materia oscura no es un objeto astronómico?
@Daddy Kropotkin Se podría decir que la "materia oscura" y la "energía oscura" en este punto del conocimiento son solo dos conceptos hipotéticos introducidos para hacer que las teorías estén de acuerdo con hechos observacionales que de otro modo serían inexplicables...
Ok, esto ha durado lo suficiente y se ha alejado mucho de la respuesta. He cambiado "localizado" a ""descubierto"". Una observación GW descubre la existencia, la masa y la distancia de un agujero negro, pero no su ubicación.
La observación GW permite "INFERIR" (NO "descubrir") la existencia, masa y distancia de un agujero negro.
Gracias por este debate, estoy aprendiendo algo nuevo. Creo que @DaddyKropotkin ha hecho un buen punto, ya que parece que esos métodos no son válidos para ningún agujero negro, así que aclararé esto en la pregunta.
@nicolopinci (me motivó el comentario anterior de Peter Erwin)
@Peter Erwin ¿Se detectará la onda gravitacional causada por el evento descrito a continuación? ciencia.org/content/article/…
@Alex "La única señal segura son las ondas gravitacionales, pero las masas que colisionan las emiten a una frecuencia demasiado baja para ser detectadas por detectores como el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser, que está sintonizado para fusiones más pequeñas".
@Peter Erwin El artículo sugiere que PTA podría detectar la señal de memoria gravitacional relacionada con el evento proyectado. ¿Está de acuerdo con eso?
@Peter Erwin Ahora, con la ayuda del telescopio espacial Hubble de la NASA, los científicos han descubierto un agujero negro de masa estelar aislado a unos 5150 años luz de distancia de la Tierra, en la dirección del bulto en el centro de la Vía Láctea. "Ahora sabemos que existen agujeros negros aislados", dijo Sahu. "Y tienen masas similares a los agujeros negros que se encuentran en los binarios. Y debe haber muchos de ellos por ahí".
@alex: eso entraría en el método 3 "Sé inteligente"
Las estrellas de neutrones, los núcleos extremadamente densos de estrellas muertas masivas, que giran en espiral una hacia la otra o hacia un agujero negro pueden generar maremotos en los océanos de partículas cargadas pesadas que rodean las estrellas de neutrones. Esas ondas de marea se revelan a través de destellos regulares de radiación electromagnética, que pueden servir como un sistema de alerta temprana para fusiones inminentes, encontraron los investigadores. Tales destellos electromagnéticos podrían convertirse en señales de advertencia muy tempranas de las fusiones NSBH (∼ 1 año antes de la fusión) y BNS (∼ 10 años antes de la fusión) y herramientas para estudiar los océanos de estrellas de neutrones. arxiv.org/abs/2205.13541
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