¿Cómo se encuentran los agujeros negros?

Hay muchas, muchas maneras de hacer esto.

lente gravitacional

Este es, con diferencia, el más conocido. Ha sido mencionado por los demás, pero lo tocaré.

La luz que proviene de cuerpos distantes puede doblarse por la gravedad, creando un efecto de lente. Esto puede dar lugar a imágenes múltiples o distorsionadas del objeto (las imágenes múltiples dan lugar a los 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 del 'halo' de materia oscura que rodea (y se extiende más allá) 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 una impresión artística 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 ) son capaces de detectar estas ondas. Uno de los principales candidatos de interés para LIGO/VIRGO/LISA es la eventual colisión de un sistema binario de agujeros negros.

Corrimiento al rojo

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

Si observamos la estrella con atención, su luz se desplazará hacia el rojo cuando se aleje de nosotros y hacia el azul cuando se acerque a nosotros. La variación en el corrimiento 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 de Salpeter-Zel'dovitch / Zel'dovitch-Novikov

Entrando en un poco de historia aquí, Salpeter y Zel'dovitch propusieron de forma independiente que podemos identificar agujeros negros a partir de ondas de choque en nubes de gas. Si un agujero negro pasa junto a una nube de gas, los gases de la nube se verán obligados a acelerar. Esto emitirá radiación (rayos X, en su mayoría), que podemos medir.

Una mejora de esto es la propuesta de 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 giratorios 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 tienen cientos de miles de años luz de largo, pero son muy rectos. Discontinuo, pero recto. Cualquiera que sea el objeto que se encuentra en el centro, debe poder mantener su orientación durante 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) de las posibles explicaciones de su comportamiento implican agujeros negros con discos de acreción, por ejemplo, el proceso de Blandford-Znajek .

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

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

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

Esto también incluye la detección de radiación de rayos X que irradia la materia que 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.

Un agujero negro también se puede detectar por cómo desvía la luz cuando varios cuerpos se mueven detrás de él. Este fenómeno se llama lente gravitacional y es la predicción visualmente más impactante de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Esta imagen retrata la geometría de las lentes gravitacionales. La luz de los objetos de fondo luminosos 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 ha sido 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 muy compacto con una masa de unos 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 los estallidos de rayos gamma . Cuando un agujero negro se alimenta del gas que lo rodea o se traga una estrella que se acercó demasiado, a menudo emite ráfagas de rayos gamma que son muy enérgicos y fáciles de detectar (aunque no duran mucho).

En el caso de los agujeros negros supermasivos , aparentemente se encuentran en el centro de todas las galaxias medianas y grandes. Hace que buscar sea bastante fácil.

Las 4 respuestas dadas antes de esta son muy buenas y se completan entre sí; encontrar un objeto que orbite alrededor de su objeto de destino también le permite calcular la masa de su objeto de destino.

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 mismo no es visible, pero la luz (principalmente rayos X, rayos gamma) de la materia que cae, que se acelera y se descompone 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 radiación dura de la materia que cae y se inflama cuando traga algo; después, los agujeros negros vuelven a oscurecerse si no hay nada más que asimilar cerca;

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

Aquí puedes ver algo de esta llamarada 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 las erupciones de radiación fuerte, que ocurren esporádicamente, luego haga un seguimiento con las observaciones para ver si captó un grb (explosión de rayos gamma) de un agujero negro real o solo un agujero blanco estrella enana o de neutrones haciendo una nova periódica;

• para detectar activamente un agujero negro, busque lentes gravitacionales, que son un efecto continuo, o estrellas que orbitan a alta velocidad alrededor de un punto aparentemente vacío en el espacio, como S2 a más de 5000 km/s, alrededor de Sgr A*

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

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