Un burato negro estelar (ou burato negro de masa estelar) é un burato negro formado polo colapso gravitacional dunha estrela masiva. As súas masas varían entre 5 e varias decenas de veces a masa solar. Este tipo de buratos negros tamén se denominan colapsares.

Hai probas observacionais de que hai outros dous tipos de buratos negros que son moito máis masivos que os buratos negros estelares. Son os buratos negros de masa intermedia (no centro de cúmulos globulares) e os buratos negros supermasivos, como o situado no centro da Vía Láctea e outras galaxias.

Propiedades

Segundo o teorema no-hair (sen pelos), un burato negro só pode ter tres propiedades fundamentais: masa, carga eléctrica e momento angular (spin). Crese que os buratos negros que se formaron na natureza teñen todos spin, aínda que non se rexistrou ningunha observación definitiva de dito spin. O spin dun burato negro estelar débese á conservación do momento angular da estrela que o orixinou.

O colapso gravitacional dunha estrela é un proceso natural que pode producir un burato negro. É inevitable ao final da vida dunha estrela, cando todas as fontes enerxéticas da estrela se esgotaron. Se a masa da parte que se colapsa da estrela está por debaixo do límite de Tolman–Oppenheimer–Volkoff (TOV) para materia dexenerada de neutróns, o produto final é unha estrela compacta, quer unha anana branca (para masas por debaixo do límite de Chandrasekhar) quer unha estrela de neutróns ou unha (hipotética) estrela de quarks. Se a estrela que se colapsa ten unha masa que excede o límite TOV, a contracción continuará ata chegar ao volume cero (singularidade) e nese punto do espazo fórmase un burato negro.

A masa máxima que pode posuír unha estrela de neutróns (sen converterse en burato negro) non se coñece ben. En 1939, estimábase en 0,7 masas solares, que era o chamado límite TOV. En 1996, unha estimación diferente elevou esta masa superior a un rango entre 1,5 e 3 masas solares..

Na teoría da relatividade xeral, un burato negro podería existir con calquera masa. Pero canto menor sexa a masa, maior ten que ser a densidade da materia para que se forme un burato negro. Non se coñece ningún proceso que poida producir buratos negros con masas menores dunhas poucas veces a masa solar. Se existen buratos negros tan pequenos, son probablemente buratos negros primordiais. Ata 2016, o burato negro estelar máis grande coñecido tiña 15,65±1,45 masas solares.Nature 449, 799–801 (18 October 2007) En setembro de 2015, descubriuse un burato negro de 62±4 masas solares estudando ondas gravitacionais que se formaron nun evento de fusión de dous pequenos buratos negros. En abril de 2008, a NASA e outros informaron do descubrimento de que XTE J1650-500 era o burato negro de menor masa coñecido, cunha masa de 3,8 masas solares e un diámetro de só 24 km. Porén, esta afirmación foi posteriormente rectificada, xa que a súa masa máis probable é de 5 a 10 masas solares.

Sistemas binarios compactos de raios X

Os buratos negros estelares en sistemas binarios próximos son observables cando a materia se transfire desde unha estrela compañeira ao burato negro. A liberación de enerxía na caída cara á estrela compacta é tan grande que a materia quéntase ata temperaturas de varios centos de millóns de graos e radia en forma de raios X (astronomía de raios X). A presenza do burato negro é, por tanto, observable en raios X, mentres que a estrela compañeira pode observarse con telescopios ópticos. A liberación de enerxía nun burato negro e estrela de neutróns son da mesma orde de magnitude. Os buratos negros e as estrelas de neutróns son a miúdo difíciles de distinguir.

Porén, as estrelas de neutróns teñen propiedades adicionais. Mostran rotación diferencial, e teñen un campo magnético e presentan explosións localizadas (explosións termonucleares). Sempre que se observen esas propiedades, o obxecto compacto do sistema binario é unha estrela de neutróns.

As masas derivadas proceden de observacións de fontes compactas de raios X (combinando datos de raios X e datos ópticos). Todas as estrelas de neutróns identificadas teñen unha masa por debaixo de 2,0 masas solares. Ningún dos sistemas compactos cunha masa por riba de 2,0 masas solares mostra as propiedades dunha estrela de neutróns. A combinación destes factores fai máis probable que esta clase de estrelas compactas cunha masa por riba de 2,0 masas solares sexan de feito buratos negros.

Nótese que esta proba da existencia de buratos negros estelares non é enteiramente observacional, senón que depende de consideracións teóricas: Pódese pensar que estes obxectos masivos en sistemas estelares binarios non poden ser outra cousa que buratos negros. Unha proba directa da existencia dun burato negro sería que se puidese observar a órbita dunha partícula ou nube de gas que cae dentro do burato negro.

Candidatos A nosa Vía Láctea contén varios candidatos a buratos negros de masa estelar que están máis próximos á Terra que o burato negro supermasivo da rexión do centro galáctico. A maioría destes candidatos forman parte de sistemas binarios de raios X nos cales o obxecto compacto arrastra materia da súa compañeira por medio dun disco de acreción. Os probables buratos negros nestas parellas teñen unha masa que varía entre 3 e máis de 12 masas solares.J. Casares: Observational evidence for stellar-mass black holes. PreprintM.R. Garcia et al.: Resolved Jets and Long Period Black Hole Novae. PreprintJ.E. McClintock and R.A. Remillard: Black Hole Binaries. Preprint

Nome Masa do candidato a burato negro (en masas solares)Masa da compañeira (masas solares) Período orbital (días) Distancia desde Terra (anos luz)Localización Coordenadas ICRS obtidas de SIMBAD. Formato: ascensión recta (hh:mm:ss) ±declinación (dd:mm:ss).A0620-00/V616 Mon 11 ± 2 2,6–2,8 0,33 uns 3500 06:22:44 -00:20:45GRO J1655-40/V1033 Sco 6,3 ± 0,3 2,6–2,8 2,8 5000−11000 16:54:00 -39:50:45XTE J1118+480/KV UMa 6,8 ± 0,4 6−6,5 0,17 6200 11:18:11 +48:02:13Cyg X-1 11 ± 2 ≥18 5,6 6000–8000 19:58:22 +35:12:06GRO J0422+32/V518 Per 4 ± 1 1,1 0,21 uns 8500 04:21:43 +32:54:27GRO J1719-24 ≥4,9 ~1,6 posiblemente 0,6 uns 8500 17:19:37 -25:01:03GS 2000+25/QZ Vul 7,5 ± 0,3 4,9–5,1 0,35 uns 8800 20:02:50 +25:14:11V404 Cyg 12 ± 2 6,0 6,5 7800±460 20:24:04 +33:52:03GX 339-4/V821 Ara 5–6 1,75 uns 15000 17:02:50 -48:47:23GRS 1124-683/GU Mus 7,0 ± 0,6 0,43 uns 17000 11:26:27 -68:40:32XTE J1550-564/V381 Nor 9,6 ± 1,2 6,0–7,5 1,5 uns 17000 15:50:59 -56:28:364U 1543-475/IL Lupi 9,4 ± 1,0 0,25 1,1 uns 24000 15:47:09 -47:40:10XTE J1819-254/V4641 Sgr 7,1 ± 0,3 5–8 2,82 24000 – 40000Orosz et al. A Black Hole in the Superluminal source SAX J1819.3-2525 (V4641 Sgr) Preprint 18:19:22 -25:24:25GRS 1915+105/V1487 Aql 14 ± 4,0 ~1 33,5 uns 40000 19:15;12 +10:56:44XTE J1650-500 9,7 ± 1,6 . 0,32Orosz, J.A. et al. (2004) ApJ 616,376–382., Volume 616, Issue 1, pp. 376–382. 16:50:01 -49:57:45GW150914 (62 ± 4) M☉ 36 ± 4 29 ± 4 . 1,3 miles de millóns GW151226 (21,8 ± 3,5) M☉14,2 ± 67,5 ± 2.3.2,9 miles de millónsGW170104 (48,7 ± 5) M☉31,2 ± 719,4 ± 6.1,4 miles de millóns

A desaparición de N6946-BH1 despois dun evento de supernova fracasada ocorrido en NGC 6946 puido ter como resultado a formación dun burato negro.

Notas

Véxase tamén Outros artigos Burato negro Raio de Schwarzschild

Ligazóns externas

Black Holes: Gravity's Relentless Pull Sitio web multimedia interactivo gañador dun premio sobre a física e a astronomía dos buratos negros do Space Telescope Science Institute Diagramas de buratos negros "Candidatos a buratos negros", de Janusz Ziółkowski O burato negro estelar máis pesado descuberto nunha galaxia veciña, Newswise, 17-Out-2007

Categoría:Buratos negros Categoría:Estrelas