Descubren un agujero negro de masa intermedia en una galaxia lenticular


Los astrónomos han confirmado que una fuente de rayos X brillante en un cúmulo estelar masivo en las afueras de 6dFGS gJ215022.2-055059, una galaxia lenticular barrada ubicada a unos 806 millones de años luz de la Tierra, es un agujero negro de masa intermedia, según un nuevo estudio publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.

Los astrónomos saben que los agujeros negros que varían entre 10 y 100 veces la masa del Sol son los restos de estrellas moribundas, y que los agujeros negros supermasivos, más de 100,000 veces la masa del Sol, habitan los centros de la mayoría de las galaxias.

Pero, dispersos por todo el Universo, hay algunos agujeros negros aparentes de un tipo más misterioso.

Estos agujeros negros de masa intermedia, con un rango de 100 a 100,000 masas solares, son objetos muy esquivos, por lo que es fundamental considerar y descartar cuidadosamente explicaciones alternativas para cada candidato a agujero negro de este tipo.

"Eso es lo que el Hubble nos ha permitido hacer para nuestro candidato", dijo el Dr. Dacheng Lin, autor principal del estudio y astrónomo de la Universidad de New Hampshire.

En 2006, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio espacial XMM-Newton de la ESA detectaron un potente resplandor de rayos X, pero no estaba claro si se originó dentro o fuera de nuestra Vía Láctea.

Los astrónomos lo atribuyeron a una estrella que se desgarró, después de acercarse demasiado a un objeto compacto gravitacionalmente poderoso, como un agujero negro.

Sorprendentemente, la fuente de rayos X, llamada 3XMM J215022.4-055108, no estaba ubicada en el centro de una galaxia, donde normalmente residen los agujeros negros masivos.

Esto aumentó la esperanza de que un agujero negro de masa intermedia fuera el responsable de originar este fenómeno, pero primero tuvo que descartarse otra posible fuente para el estallido de rayos X: una estrella de neutrones en la Vía Láctea, que se enfría después de calentarse a una temperatura muy alta.

Crédito de la imagen: D. Lin; óptico - NASA / ESA / STScI.

Esta imagen muestra datos del telescopio espacial Hubble (amarillo-blanco) y datos del Observatorio de rayos X Chandra (púrpura); la fuente de color blanco violeta en la parte inferior izquierda muestra la emisión de rayos X de los restos de una estrella que se desgarró al caer hacia un agujero negro de masa intermedia; La galaxia anfitriona del agujero negro se encuentra en el centro de la imagen.

El telescopio espacial Hubble apuntó con dirección a la fuente de rayos X para determinar su ubicación exacta.

Las imágenes profundas en alta resolución confirmaron que los rayos X no emanaron de una fuente aislada en la Vía Láctea, sino de un cúmulo estelar distante y denso en las afueras de 6dFGS gJ215022.2-055059, justo el tipo de lugar donde los astrónomos esperaban encontrar evidencia de un agujero negro de masa intermedia.

El cúmulo estelar que alberga el resplandor 3XMM J215022.4-055108 puede ser el núcleo despojado de una galaxia enana de menor masa, que ha sido interrumpida gravitacional y tidalmente por sus interacciones cercanas con su actual anfitrión; la galaxia más grande.

El Dr. Lin y sus colegas de investigación también revisaron el archivo de datos del XMM-Newton, buscando en cientos de miles de fuentes para encontrar evidencia sólida que respalde a este candidato.

Una vez encontrado, el resplandor de rayos X de la estrella triturada permitió a los astrónomos estimar la masa del agujero negro, que es aproximadamente 50,000 veces la del Sol.

"Estudiar el origen y la evolución de los agujeros negros de masa intermedia finalmente dará una respuesta sobre cómo surgieron los agujeros negros supermasivos que encontramos en los centros de galaxias masivas", dijo la Dra. Natalie Webb, coautora del estudio y astrónoma de la Universidad de Toulouse.

Referencia del documento científico:
Dacheng Lin et al. 2020. Seguimiento de longitud de onda múltiple del candidato a agujero negro de masa intermedia hiperluminoso 3XMM J215022.4-055108. The Astrophysical Journal Letters, Volumen 892, Número 2, L25; doi: 10.3847 / 2041-8213 / ab745b

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