Una gran cantidad de agujeros negros supermasivos y rebeldes deambulan por el universo

Supermasivo agujeros negros tienden a sentarse, más o menos estacionarias, en el centro de las galaxias. Pero no todos estos asombrosos objetos cósmicos se quedan quietos; algunos pueden quedar torcidos, bamboleándose alrededor de galaxias como nómadas cósmicos.

A estos agujeros negros los llamamos ‘vagabundos’, y son en gran parte teóricos, porque son difíciles (pero no imposibles) de observar y, por lo tanto, cuantificarlos. Pero un nuevo conjunto de simulaciones ha permitido a un equipo de científicos determinar cuántos vagabundos debería haber y su paradero, lo que a su vez podría ayudarnos a identificarlos en el Universo.

Esto podría tener implicaciones importantes para nuestra comprensión de cómo se forman y crecen los agujeros negros supermasivos (monstruos de millones a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol), un proceso que está envuelto en un misterio.

Los cosmólogos creen que los agujeros negros supermasivos (SMBH) residen en los núcleos de todas, o al menos la mayoría, de las galaxias del Universo. Las masas de estos objetos suelen ser aproximadamente proporcionales a la masa de la protuberancia galáctica central que los rodea, lo que sugiere que la evolución del agujero negro y su galaxia están vinculadas de alguna manera.

Pero las vías de formación de los agujeros negros supermasivos no están claras. Sabemos que los agujeros negros de masa estelar se forman a partir del colapso del núcleo de estrellas masivas, pero ese mecanismo no funciona para los agujeros negros más o menos 55 veces la masa del Sol

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Los astrónomos piensan que las SMBH crecen a través de la acumulación de estrellas, gas y polvo, y se fusionan con otros agujeros negros (muy gruesos en los núcleos de otras galaxias, cuando esas galaxias chocan).

Pero las escalas de tiempo cosmológicas son muy diferentes de nuestras escalas de tiempo humanas, y el proceso de colisión de dos galaxias puede llevar mucho tiempo. Esto hace que la ventana potencial para que la fusión se interrumpa sea bastante grande, y el proceso podría retrasarse o incluso evitarse por completo, lo que resultaría en estos ‘vagabundos’ de agujeros negros.

Un equipo de astrónomos dirigido por Angelo Ricarte del Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics ha utilizado las simulaciones cosmológicas de Romulus para estimar la frecuencia con la que esto debería haber ocurrido en el pasado y cuántos agujeros negros todavía estarían deambulando hoy.

Estas simulaciones rastrean de manera autoconsistente la evolución orbital de pares de agujeros negros supermasivos, lo que significa que pueden predecir qué agujeros negros es probable que lleguen al centro de su nuevo hogar galáctico y cuánto tiempo debería llevar este proceso, también. como cuántos nunca llegan allí.

“Romulus predice que muchos binarios de agujeros negros supermasivos se forman después de varios miles de millones de años de evolución orbital, mientras que algunos SMBH nunca llegarán al centro”. los investigadores escribieron en su artículo.

“Como resultado, se encuentra que las galaxias con masa de la Vía Láctea en Romulus albergan un promedio de 12 agujeros negros supermasivos, que típicamente deambulan por el halo lejos del centro galáctico”.

En el Universo temprano, antes de unos 2000 millones de años después de la Big Bang, encontró el equipo, los vagabundos superan en número y eclipsan a los agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos. Esto significa que producirían la mayor parte de la luz que esperaríamos ver brillar del material alrededor de las SMBH activas, brillando intensamente a medida que orbita y se acumula en el agujero negro.

Permanecen cerca de su masa de semillas, es decir, la masa en la que se formaron, y probablemente se originan en galaxias satélites más pequeñas que orbitan alrededor de otras más grandes.

Y algunos vagabundos todavía deberían estar presentes hoy, según las simulaciones. En el Universo local, debería haber bastantes dando vueltas.

“Encontramos que el número de agujeros negros errantes escala aproximadamente linealmente con la masa del halo, de modo que esperamos miles de agujeros negros errantes en los halos de los cúmulos de galaxias”. los investigadores escribieron.

“A nivel local, estos vagabundos representan alrededor del 10 por ciento del presupuesto de masa de agujeros negros locales una vez que se contabilizan las masas de semillas”.

Estos agujeros negros pueden no estar necesariamente activos y, por lo tanto, serían muy difíciles de detectar. En un próximo artículo, el equipo explorará en detalle las posibles formas en que podríamos observar a estos vagabundos perdidos.

Entonces todo lo que tenemos que hacer es encontrar los agujeros negros perdidos de masa estelar y de masa intermedia …

La investigación ha sido publicada en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

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