Los agujeros negros supermasivos (SMBH) se encuentran en el centro de galaxias como nuestra propia Vía Láctea.Son increíblemente grandes, oscilando entre un millón y 10 mil millones de masas solares.Su hermano menor, el agujero negro de masa intermedia (IMBH), en el rango de 100 a 100 000 masas solares, es más difícil de encontrar.
Los astrónomos han descubierto un agujero negro de masa media que destruye las estrellas que se acercan demasiado.Han aprendido mucho de sus observaciones y esperan encontrar más de estos agujeros negros.Observar más lo ayudará a comprender cómo SMBH se hizo tan grande.
Cuando una estrella se acerca demasiado a un poderoso agujero negro, se produce el decaimiento de las mareas (TDE).La estrella se desgarra y sus constituyentes son arrastrados al agujero negro y quedan atrapados en el agujero del agujero negro.disco de acreción.Este evento libera una enorme cantidad de energía, superando a todas las estrellas de la galaxia durante meses o incluso años.
Esto es lo que sucedió con el TDE 3XMM J215022.4-055108 más conocido como TDE J2150.Los astrónomos han podido detectar el escurridizo IMBH debido a los estallidos de rayos X emitidos por el gas caliente cuando la estrella se divide.J2150 está a unos 740 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Acuario.Ahora, el equipo de investigadores utilizó observaciones del distante J2150 y modelos científicos existentes para aprender más sobre IMBH.
Los resultados fueron presentados en un artículo titulado “Confinamiento de conservación de masa, rotación y ultraligero de un agujero negro de masa media en el evento de perturbación de marea 3XMM J215022.4?055108.”El autor principal es Sixiang Wen de la Universidad de Arizona.Este artículo fue publicado en The Astrophysical Journal.
“El hecho de que este agujero negro invisible pudiera capturarse mientras engullía una estrella brinda una oportunidad increíble para observar lo que de otro modo sería invisible”.
Ann Zabludoff, coautora de la Universidad de Arizona.
IMBH es difícil de entender y difícil de estudiar.Los astrónomos han descubierto varios de ellos en la Vía Láctea y galaxias cercanas.En su mayoría se encontraron debido a la baja luminosidad de los núcleos galácticos activos.En 2019, LIGO y el Observatorio de ondas gravitacionales de Virgo descubrieron ondas gravitacionales resultantes de la fusión de los dos IMBH.Aunque los científicos creen que son comunes en los centros galácticos, hasta ahora solo hay 305 candidatos a IMBH.
Uno de los problemas al mirarlos es la baja masa en sí.Los SMBH se pueden encontrar observando cómo su masa afecta la dinámica estelar de las estrellas cercanas, pero los IMBH suelen ser demasiado pequeños para hacer lo mismo.Su gravedad no es lo suficientemente fuerte como para cambiar la órbita de las estrellas cercanas.
“El hecho de que pudiéramos capturar este agujero negro mientras se tragaba una estrella brinda una oportunidad increíble de observar lo que de otro modo sería invisible”, dijo Anne Jablerdoff, coautora del artículo y profesora de astronomía en la U. Arizona., dijo.”No solo eso, sino que al analizar las erupciones pudimos comprender mejor esta elusiva categoría de agujeros negros, que bien podría explicar la mayoría de los agujeros negros en el centro de las galaxias”.
Fue la explosión de rayos X lo que hizo visible el incidente.El equipo pudo confirmar la presencia de IMBH comparando los rayos X observados con el modelo.”A partir de la emisión de rayos X del disco interno creado por el remanente estelar muerto, pudimos inferir la masa y el giro de este agujero negro y clasificarlo como un agujero negro intermedio”, dijo el autor principal Wen.
Esta es la primera vez que las observaciones han sido lo suficientemente detalladas como para usar una bengala TDE para confirmar la presencia de IMBH.Sabemos que los SMBH están en el centro de galaxias como la nuestra, pero eso es un gran problema porque nuestra comprensión de las galaxias más pequeñas y sus IMBH es mucho más limitada.Son realmente difíciles de ver.
El coautor Peter Jonker de la Universidad de Radboud en los Países Bajos y el Instituto Holandés de Investigación Espacial de SRON dijo: “Todavía sabemos muy poco sobre la existencia de agujeros negros en los centros de galaxias más pequeñas que nuestra propia Vía Láctea.“Debido a las limitaciones de la observación, es difícil encontrar un agujero negro central mucho más pequeño que un millón de masas solares”.
El misterio que rodea a IMBH conduce al misterio que rodea a SMBH.Podemos ver SMBH en el centro de una gran galaxia, pero no sabemos exactamente cómo llegó a ser tan grande.¿Pasaron por una fusión?quizás.¿A través de la unión de sustancias?quizás.La mayoría de los astrofísicos están de acuerdo en que ambos mecanismos pueden desempeñar un papel.
Otra pregunta rodea las “semillas” de SMBH.Las semillas pueden ser decenas o cientos de masas solares de IMBH.IMBH mismo pudo crecer en un agujero negro de masa estelar que se convirtió en IMBH a través de la unión de materia.Otra posibilidad es que hubo grandes nubes de gas que colapsaron en cuasiestrellas mucho antes de que existieran las estrellas reales y luego colapsaron en agujeros negros.Esta extraña entidad no se convierte en una estrella y decae directamente en un agujero negro desde una cuasiestrella.agujero negro de descomposición directa.Sin embargo, todo esto son hipótesis y modelos.Los astrofísicos necesitan más observaciones del mundo real para confirmar o descartar algo, como es el caso del TDE J2150.
“Entonces, si tenemos una mejor idea de cuántos agujeros negros intermedios bien intencionados hay, podemos ayudar a determinar qué teoría de formación de agujeros negros supermasivos es correcta”, dijo Jonker.
El equipo de investigadores también pudo medir el giro del agujero negro, que afecta el crecimiento del agujero negro y la física de partículas.Los agujeros negros giran rápido, pero no tanto como sea posible.Me pregunto cómo IMBH logró alcanzar la velocidad en este rango.Un giro abre algunas posibilidades y elimina otras.
“Es posible que el agujero negro se haya formado de esa manera y no haya cambiado mucho desde entonces, o que dos agujeros negros de masa media se hayan fusionado recientemente para formar este agujero negro”, dijo Zabludoff.”Sabemos que las rotaciones que hemos medido excluyen escenarios en los que los agujeros negros crecen durante largos períodos de tiempo en muchos bocadillos de gas rápido que consumen gas de manera constante o llegan desde direcciones aleatorias”.
La velocidad de rotación puede arrojar algo de luz sobre posibles candidatos a partículas en la materia oscura.Una hipótesis es que la materia oscura consiste en bosones ultraligeros que no se pueden ver en los laboratorios.Si existieran estas partículas exóticas, pesarían menos de una milmillonésima parte de la masa de un electrón.La velocidad de giro de IMBH podría descartar la presencia de estas partículas candidatas.
El coautor Nicholas Stone dijo: “Si estas partículas estuvieran presentes y tuvieran masas en un cierto rango, evitarían que los agujeros negros de masa media giraran rápidamente”.“Pero el agujero negro en J2150 está girando rápido.Nuestras mediciones de espín descartan así la extensa teoría de la conservación de los ultraligeros que muestran el valor de los agujeros negros como laboratorios extraterrestres para la física de partículas”.
Este descubrimiento ayudará a mejorar nuestra comprensión de las galaxias enanas y sus agujeros negros.Pero para hacerlo, los astrofísicos necesitan observar más de estos eventos de colapso de mareas IMBH.
“Si resulta que la mayoría de las galaxias enanas contienen agujeros negros de masa media, dominará la tasa de decaimiento de las mareas estelares”, dijo Stone.”Ajustar la emisión de rayos X de estas llamaradas a un modelo teórico podría conducir a un censo de la población de agujeros negros de masa media en el universo”, agregó Wen.
Como suele ser el caso en astronomía, astrofísica y cosmología, los telescopios y observatorios del futuro requerirán avances significativos en nuestro conocimiento.Por lo tanto,Observatorio Vera C. Rubinpuede desempeñar un papel.Rubin puede descubrir miles de TDE cada año.
Luego, finalmente podremos recopilar las historias de SMBH y de IMBH.
más:
- presione soltar:Así es como se ve un agujero negro cuando está comiendo una estrella.
- Estudios publicados:Confinamiento de conservación de masa, rotación y ultraligero de un agujero negro de masa media en un evento de perturbación de marea 3XMM J215022.4–055108
- El universo de hoy:¿Cómo se formaron los agujeros negros supermasivos?Un halo de materia oscura colapsando podría explicarlo.