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Astrónomos descubren agujeros negros masivos errantes en galaxias enanas


Utilizando el observatorio de radioastronómico Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), los astrónomos han observado 111 galaxias enanas cercanas, a menos de mil millones de años luz de la Tierra. Han identificado 13 galaxias enanas que albergan agujeros negros increíblemente masivos. Estas galaxias, más de 100 veces menos masivas que nuestra galaxia, la Vía Láctea, se encuentran entre las galaxias más pequeñas que se sabe que albergan agujeros negros masivos. En aproximadamente la mitad de estas galaxias, el agujero negro no está en el centro de la galaxia. Los agujeros negros masivos tienen una masa promedio de aproximadamente 400,000 masas solares.

Esta imagen muestra la representación de una galaxia enana con su estructura distorsionada, muy probablemente por una interacción pasada con otra galaxia, y un agujero negro masivo en sus alrededores. A medida que arrastra materia, el agujero negro está forma un disco giratorio y genera chorros de material impulsado hacia afuera.

Descripción
Un agujero negro supermasivo es el tipo más grande de agujero negro, que contiene una masa del orden de cientos de miles a miles de millones de veces la masa del Sol. Los agujeros negros son una clase de objetos astronómicos que han sufrido un colapso gravitacional, dejando atrás regiones esferoidales del espacio de las que nada puede escapar, ni siquiera la luz. La evidencia observacional indica que casi todas las galaxias grandes contienen un agujero negro supermasivo, ubicado en el centro de la galaxia. En el caso de la Vía Láctea, el agujero negro supermasivo corresponde a la ubicación de Sagitario A * en el Núcleo Galáctico. La acumulación de gas interestelar en agujeros negros supermasivos es el proceso responsable de alimentar los quásares y otros tipos de núcleos galácticos activos.

"Todos los agujeros negros que había encontrado antes estaban en los centros de las galaxias", dijo la Dra. Amy Reines, astrofísica de la Universidad Estatal de Montana.

"Estos, sin embargo, estaban vagando por las afueras. Me quedé impresionado cuando vi esto".

El descubrimiento
La Dra. Reines y sus colegas utilizaron el observatorio de radioastronómico VLA para descubrir el primer agujero negro masivo en una galaxia enana con estallido estelar en 2011. Ese descubrimiento fue una sorpresa para los astrónomos y estimuló una búsqueda de radio para tratar de encontrar más galaxias con estas características.

Los astrónomos comenzaron seleccionando una muestra de galaxias del NASA-Sloan Atlas, un catálogo de galaxias hechas con telescopios de luz visible.

Eligieron galaxias con estrellas que suman menos de 3 mil millones de veces la masa del Sol, aproximadamente igual a la Gran Nube de Magallanes, una pequeña compañera de la Vía Láctea.

Los astrónomos luego escogieron candidatos que también aparecieron en el sondeo del Observatorio Nacional de Radioastronomía de Imágenes Débiles de Radio del Cielo a Veinte Centímetros (Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters, FIRST), realizado entre 1993 y 2011.

Luego utilizaron el observatorio de radioastronómico VLA para crear imágenes nuevas y más sensibles en alta resolución de 111 de las galaxias seleccionadas.

Las nuevas observaciones del VLA revelaron que 13 de estas galaxias tienen una fuerte evidencia de un agujero negro masivo que está consumiendo activamente el material circundante.


Aquí se presentan las imágenes de galaxias con luz visible que las observaciones del VLA mostraron que tienen agujeros negros masivos. La ilustración en la parte central es la concepción artística del disco giratorio de material que cae en un agujero negro y los chorros de material impulsados hacia afuera.

"Nos sorprendió mucho descubrir que, en aproximadamente la mitad de esas 13 galaxias, el agujero negro no está en el centro de la galaxia, a diferencia del caso de las galaxias más grandes", dijo la Dra. Reines.

"Esto indica que las galaxias probablemente se han fusionado con otras en su historia".

Los resultados confirman las predicciones de recientes simulaciones por computadora que postulan que los agujeros negros a menudo pueden estar descentrados en las galaxias enanas, debido a la forma en que las galaxias interactúan a medida que se mueven a través del espacio.

Los hallazgos pueden cambiar la forma en que los astrónomos buscan agujeros negros en las galaxias enanas en el futuro.

"Necesitamos expandir las búsquedas para apuntar a toda la galaxia, no solo a los núcleos donde previamente esperábamos que estuvieran los agujeros negros", dijo la Dra. Reines.

Crédito de las imágenes: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF.

Referencia del documento científico:
Amy E. Reines et al. 2020. Una nueva muestra de agujeros negros masivos (errantes) en galaxias enanas a partir de observaciones de radio en alta resolución. The Astrophysical Journal, Volumen 888, Número 1; doi: 10.3847 / 1538-4357 / ab4999

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