Proponen un nuevo mecanismo para la formación de agujeros negros supermasivos


En un documento científico publicado en el Astrophysical Journal, un equipo de astrónomos en Italia propone que se formaron "semillas pesadas de agujeros negros supermasivos" a través de la migración y la fusión de restos estelares compactos; estrellas de neutrones y agujeros negros de masa estelar, en galaxias jóvenes.

Los agujeros negros son objetos tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su gravedad, aunque pueden emitir poderosos chorros de luz y energía desde sus alrededores a medida que el gas y las estrellas son absorbidos por el agujero negro.

Pequeños agujeros negros resultan del colapso de estrellas individuales. Pero los centros de la mayoría de las galaxias están ocupados por agujeros negros supermasivos que contienen masas que van desde un millón hasta 10 mil millones de masas solares.

"El crecimiento de agujeros negros supermasivos se produce en las regiones centrales de las galaxias, progenitoras de las galaxias elípticas actuales, que tenían un contenido de gas muy alto y en las que la formación estelar era extremadamente intensa", dijeron Lumen Boco, Andrea Lapi y Luigi Danese, astrónomos de SISSA.

“Las estrellas más grandes viven poco tiempo y evolucionan muy rápidamente en agujeros negros estelares, tan grandes como varias decenas de masas solares; son pequeños, pero muchos se forman en estas galaxias".

“El gas denso que los rodea tiene un poderoso efecto definitivo de fricción dinámica y hace que migren muy rápidamente al centro de la galaxia. La mayoría de los numerosos agujeros negros que alcanzan las regiones centrales se fusionan, creando la semilla de agujero negro supermasivo”.

Según las teorías clásicas, un agujero negro supermasivo crece principalmente absorbiendo grandes cantidades de materia. Durante las fases iniciales de su desarrollo, cuando la masa del agujero negro es pequeña, el crecimiento es muy lento.

“En la medida en que, según los cálculos, para alcanzar la masa observada, miles de millones de veces la del Sol, se requeriría un periodo de tiempo muy grande, incluso mayor que la edad del joven universo. Nuestro estudio, sin embargo, mostró que las cosas podrían ir mucho más rápido que eso”, dijeron los astrónomos.

Los investigadores muestran que el proceso de migración dinámica y fusión de remanentes estelares compactos puede acumular masas centrales de agujeros negros del orden de entre 10,000 y un millón de masas solares en unos 10 millones de años.

"En este punto, el crecimiento del agujero negro central, de acuerdo con la acumulación directa de gas mencionada anteriormente, previsto por la teoría estándar; se volverá muy rápido, porque la cantidad de gas que logrará atraer y absorber será inmensa y predominante con el proceso que proponemos”, dijeron los astrónomos.

"Sin embargo, precisamente el hecho de comenzar a partir de una 'semilla tan grande' como la prevista por nuestro mecanismo acelera el crecimiento global del agujero negro supermasivo y permite su formación, también en el universo temprano".

"En resumen, a la luz de esta teoría, podemos afirmar que 800 millones de años después del Big Bang, los agujeros negros supermasivos ya podrían poblar el cosmos".

Referencia del documento científico:
L. Boco et al. 2020. Crecimiento de semillas de agujeros negros supermasivos en progenitores ETG formadores de estrellas: fusión múltiple de remanentes estelares compactos mediante fricción dinámica gaseosa y emisión de ondas gravitacionales. The Astrophysical Journal, Volumen 891, Número 1; doi: 10.3847 / 1538-4357 / ab7446

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