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Descubren el agujero negro más masivo del universo

En el espacio, los agujeros negros aparecen en diferentes tamaños y masas. El registro ahora lo tiene un espécimen en el cúmulo de galaxias Abell 85, donde un agujero negro ultramasivo con 40 mil millones de veces la masa de nuestro Sol se encuentra en el medio de la galaxia central Holm 15A. Los astrónomos del grupo de investigación de Ralf Bender en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y en el Observatorio de la Universidad descubrieron esto mediante la evaluación de datos fotométricos, así como nuevas observaciones espectrales con el Very Large Telescope.
Aunque la galaxia central del cúmulo Abell 85 tiene la enorme masa visible de aproximadamente 2 billones (10 ^ 12) de masas solares en estrellas, el centro de la galaxia es extremadamente difuso y débil. Es por eso que un grupo conjunto de astrónomos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) y el Observatorio de la Universidad de Munich (USM) se interesó en la galaxia. Esta región difusa central en la galaxia es casi tan grande como la Gran Nube de Magallanes, y esta fue una pista sospechosa de la presencia de un agujero negro con una masa muy alta.

El cúmulo de galaxias Abell 85, que consta de más de 500 galaxias individuales, se encuentra a una distancia de 700 millones de años luz de la Tierra, el doble de la distancia para mediciones de masa de agujeros negros directos anteriores. «Solo hay unas pocas docenas de mediciones de masa directa de agujeros negros supermasivos, y nunca antes se había intentado a una distancia tan grande», explica el científico del MPE Jens Thomas, quien dirigió el estudio. «Pero ya teníamos una idea del tamaño del Agujero Negro en esta galaxia en particular, así que lo probamos».

Los nuevos datos obtenidos en el observatorio USM Wendelstein de la Universidad Ludwig-Maximilians y con el instrumento MUSE en el VLT permitieron al equipo realizar una estimación de masa basada directamente en los movimientos estelares alrededor del núcleo de la galaxia. Con una masa de 40 mil millones de masas solares, este es el agujero negro más masivo conocido hoy en el universo local. «Esto es varias veces mayor de lo esperado a partir de mediciones indirectas, como la masa estelar o la velocidad de dispersión de las estrellas», comenta Roberto Saglia, científico senior MPE y profesor de la LMU.

El perfil de luz de la galaxia muestra un centro con un brillo superficial extremadamente bajo y muy difuso, mucho más débil que en otras galaxias elípticas. «El perfil de luz en el núcleo interno también es muy plano», explica el estudiante de doctorado LMU Kianusch Mehrgan, quien realizó parte del análisis de datos. «Esto significa que la mayoría de las estrellas en el centro deben haber sido expulsadas debido a interacciones en fusiones anteriores».

En la visión comúnmente aceptada, los núcleos en tales galaxias elípticas masivas se forman a través de la llamada «limpieza de núcleos»: en una fusión entre dos galaxias, las interacciones gravitacionales entre sus agujeros negros centrales fusionados conducen a tirachinas gravitacionales que expulsan estrellas en órbitas predominantemente radiales. del centro de la galaxia remanente. Si no queda gas en el centro para formar nuevas estrellas, como en las galaxias más jóvenes, esto conduce a un núcleo agotado.

«La última generación de simulaciones por computadora de fusiones de galaxias nos dio predicciones que coinciden bastante bien con las propiedades observadas», afirma Jens Thomas, quien también proporcionó los modelos dinámicos. “Estas simulaciones incluyen interacciones entre estrellas y un binario de agujero negro, pero el ingrediente crucial son dos galaxias elípticas que ya tienen núcleos agotados. Esto significa que la forma del perfil de luz y las trayectorias de las estrellas contienen información arqueológica valiosa sobre las circunstancias específicas de la formación de núcleos en esta galaxia, así como otras galaxias muy masivas «.

Sin embargo, incluso con esta historia de fusión inusual, los científicos podrían establecer una relación nueva y sólida entre la masa del agujero negro y el brillo de la superficie de la galaxia: con cada fusión, el agujero negro gana masa y el centro de la galaxia pierde estrellas. Los astrónomos podrían usar esta relación para estimar la masa de los agujeros negros en galaxias más distantes, donde las mediciones directas de los movimientos estelares lo suficientemente cerca del agujero negro no son posibles.

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