Los agujeros negros supermasivos pueden provenir de comienzos relativamente humildes, dice un estudio

Todos sabemos que existe un enorme agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Se llama Sagitario A* (Sgr A* para abreviar) y tiene la masa de 4 millones de soles. Pudimos ver una imagen de radio de él hace unas semanas, mostrando su disco de acreción.

Entonces, sabemos que está ahí. Los astrónomos pueden trazar sus acciones a medida que engulle materia de vez en cuando y pueden ver cómo afecta a las estrellas cercanas.

Lo que los astrónomos todavía están tratando de entender es cómo se formó Sgr A*.

La respuesta parece involucrar agujeros negros más pequeños, especialmente los de las llamadas galaxias enanas. De acuerdo a un artículo publicado la semana pasada en El diario astrofísico por astrónomos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, hay todo un tesoro de ellos por ahí.

Estas cosas se encuentran dentro de muchas enanas y pueden proporcionar un eslabón perdido para el crecimiento de agujeros negros supermasivos en galaxias más grandes.

Agujeros negros masivos (y supermasivos) y sus guaridas

Entonces, profundicemos un poco más en esto, comenzando con los agujeros negros supermasivos.

Se esconden en los corazones de muchas, muchas galaxias. Estos monstruos tienen millones o miles de millones de masas solares. ¿Cómo llegaron a ser tan grandes?

La respuesta involucra un tema que vemos en la astronomía y la ciencia planetaria: modelos jerárquicos. Esa es una forma elegante de decir que las cosas grandes se crean a partir de cosas más pequeñas.

Por ejemplo, los planetas comienzan como granos de polvo que se unen para formar rocas que chocan entre sí para formar asteroides que chocan para crear planetesimales que se pegan entre sí para formar planetas.

La formación de galaxias también tiene su propio modelo jerárquico. ¿Qué crea una de esas ciudades estelares? Las galaxias como la Vía Láctea comenzaron como una colección de gas en el Universo primitivo.

Ese gas formó estrellas, que evolucionaron, murieron y esparcieron sus materiales para ayudar a crear nuevas generaciones de estrellas (y sus planetas).

En muchos sentidos, las galaxias enanas se parecen más a las galaxias primordiales que a las espirales y elípticas evolucionadas.

Bien, entonces simplificamos las cosas aquí para dar un vistazo a un tema complejo que ocupa libros de texto completos. Y eso es incluso antes de que lleguemos a las fusiones de galaxias.

Creciendo una Gran Galaxia a partir de los Pequeños

Miremos más de cerca el pasado de la Vía Láctea. Tiene una extensa historia de fusiones, que se remonta a miles de millones de años. Comenzó como un bebé (tal vez era un enano) hace unos 14 mil millones de años. Otros pequeños se fusionaron con él.

Eventualmente, obtuvimos la galaxia hogareña que todos conocemos y amamos hoy. (Y no olvidemos que, de hecho, se fusionará con la galaxia de Andrómeda en unos pocos miles de millones de años).

Entonces, esos pequeños que se fusionaron para formar la Vía Láctea actual; hay buenas posibilidades de que algunos fueran enanos. Son los primos pequeños de las grandes espirales y elípticas. Uno típico tiene entre mil y mil millones de estrellas y luce una forma irregular.

Sus estrellas son lo que los astrónomos llaman “pobres en metales” (lo que significa que son en su mayoría hidrógeno y helio). Y estas extrañas pequeñas galaxias pululan alrededor de otras más grandes como luciérnagas. A veces incluso son atrapados y tragados.

La Vía Láctea tiene alrededor de 20 de ellos orbitando a su alrededor. Uno, el Enano de Sagitario, está interactuando y siendo canibalizado mientras lees esto. Ha hecho el viaje a través de nuestra galaxia en numerosas ocasiones.

Parece que las galaxias enanas como esta podrían tener lo que se llama “agujeros negros en crecimiento” como parte de sus estructuras. Cómo sabemos esto? Los astrónomos encontraron formas de estudiar el Universo cercano para buscar galaxias enanas candidatas con agujeros negros en crecimiento.

Encontrar agujeros negros en todos los lugares pequeños

El equipo de Carolina del Norte encontró varios de esos enanos. Todo comenzó cuando plantearon la pregunta: ¿de dónde vienen los agujeros negros supermasivos?

La respuesta parece ser que crecen por colisiones con otros agujeros negros. Eso tiene sentido en una forma de modelo jerárquico.

Los pequeños agujeros negros de masa estelar podrían colisionar, particularmente en entornos abarrotados (como una galaxia enana o un cúmulo densamente poblado). Eventualmente, forman otros más masivos.

Tales “agujeros negros en crecimiento” se ven en galaxias grandes y brillantes, pero ¿qué pasa con las enanas? ¿Podrían tenerlos? Si es así, ¿cuán abundantes son en galaxias tan pequeñas? Y, ¿podrían ser clave para comprender el crecimiento de los agujeros negros supermasivos?

Para obtener respuestas a todas esas preguntas, un equipo dirigido por los profesores de UNC-Chapel Hill, Sheila Kannappan y Mugdha Polimera, se puso a trabajar.

Analizaron datos de galaxias de varias encuestas para buscar evidencia de agujeros negros en crecimiento. El equipo buscó emisiones brillantes como las que se verían indicando la formación de estrellas o alrededor de los discos de acreción de agujeros negros.

Sus datos provinieron del Sloan Digital Sky Survey, además de la espectroscopia resuelta de un volumen local (RESOLVE) y el catálogo de contexto ambiental (ECO).

Encontraron evidencia de agujeros negros en crecimiento en un porcentaje significativo de galaxias enanas. Estas galaxias a veces son “desechadas” de las encuestas de galaxias más grandes y brillantes porque sus emisiones no son (o no fueron) bien entendidas.

Resulta que son un tesoro oculto para la investigación de agujeros negros.

Emisiones brillantes revelan agujeros negros

La pista estaba en las fuertes emisiones que emiten las regiones alrededor de esos agujeros negros.

Kannappan comparó el descubrimiento de este agujero negro con una fuente familiar de luz aquí en algunos lugares de la Tierra.

“Al igual que las luciérnagas, vemos agujeros negros solo cuando están iluminados, cuando están creciendo, y los iluminados nos dan una pista de cuántos no podemos ver”, dijo. dijo.

Esencialmente, Kannapan y el equipo están hablando de galaxias enanas con agujeros negros activos en sus corazones (en otras palabras, núcleos galácticos activos).

Por supuesto, hay otras razones por las que una galaxia enana podría tener fuertes emisiones. Por ejemplo, las enanas podrían tener brotes masivos de formación estelar. Esa actividad también provoca emisiones espectrales brillantes.

“Todos nos pusimos nerviosos”, Polimera dijo. “La primera pregunta en mi mente fue: ¿Nos hemos perdido una forma en la que la formación estelar extrema por sí sola podría explicar estas galaxias?”

Polimera pasó años investigando explicaciones alternativas para estos AGN de ​​galaxias enanas. Después de excluir todas las demás posibilidades, los agujeros negros en crecimiento se ajustan mejor a los datos.

Implicaciones para el crecimiento de monstruos de agujeros negros

El descubrimiento de agujeros negros en crecimiento en las galaxias enanas nos devuelve a la Vía Láctea y su agujero negro central.

Según las implicaciones de la investigación de Carolina del Norte, es muy probable que Sgr A* haya crecido como lo hizo nuestra galaxia. No solo sus fusiones pasadas mezclaron estrellas, sino que cada enana también podría haber traído consigo su propio agujero negro en crecimiento.

Tenían que ir a alguna parte, ¿verdad? Entonces, ¿por qué no gravitarían (perdón por el juego de palabras) entre sí para aumentar la grandeza de Sgr A*?

“Los agujeros negros que hemos encontrado son los componentes básicos de los agujeros negros supermasivos como el de nuestra propia Vía Láctea”, dijo Kannappan. dijo. “Hay tanto que queremos aprender sobre ellos”.

Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.

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