Un pequeño agujero negro supermasivo

Ilustración artística del centro de un agujero negro en el centro de la galaxia RGG 118. Crédito: Observatorio Chandra de rayos X.

En una galaxia elíptica enana a unos 340 millones de años-luz, astrónomos de la Universidad de Michigan (UM) han descubierto el agujero negro supermasivo más pequeño jamás observado en el centro de una galaxia.

Con tan sólo 50 mil veces la masa del Sol, es más de dos veces más pequeño que cualquier otro objeto conocido de su tipo. El agujero es 100.000 veces menos masivo que los mayores agujeros negros en el centro de otras galaxias.

“En cierto sentido, es un agujero negro supermasivo pequeñito”, dijo Elena Gallo, profesor asistente de astronomía en la escuela de Literatura, Ciencia y Artes de la UM.

Los agujeros negros son de dos tipos. Los de “masa estelar” tienen la masa de varios soles. Se forman cuando las estrellas más grandes mueren y colapsan. El otro tipo es “supermasivo”, los que típicamente tienen 100.000 veces la masa del Sol (el recién encontrado tiene la mitad de eso). Se cree que estos se forman y evolucionan en las galaxias cuyos centros habitan.

Se piensa que cada gran galaxia, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, tiene un agujero negro supermasivo en su núcleo. El objeto descubierto recientemente es uno de los primeros en ser identificados en una galaxia enana.

Los hallazgos iluminan para los astrónomos importantes similitudes entre las galaxias de muy diferentes escalas. Y debido a que la galaxia enana, llamada RGG 118, es tan pequeña, que es poco probable que se haya fusionado con otras galaxias previamente, por lo que ofrece a los investigadores una ventana a un universo más joven. Se piensa que las galaxias más grandes han crecido a través de fusiones.

“Estas pequeñas galaxias pueden servir como análogos a las galaxias en el universo temprano”, dijo Vivienne Baldassare, estudiante de doctorado de la UM y autor principal de un artículo sobre los resultados. “Para galaxias como nuestra Vía Láctea, no sabemos como eran en su juventud”.

“Al estudiar cómo las galaxias como ésta están creciendo y alimentando sus agujeros negros y cómo los dos están influyéndose entre sí, podríamos obtener una mejor comprensión de cómo las galaxias se formaron en el universo temprano”.

Al igual que en la mayoría de las galaxias de hoy en día, el agujero negro de la Vía Láctea está latente. Las galaxias jóvenes o pequeñas como RGG 118 tienen núcleos activos que aún están en el proceso de tragar estrellas, polvo y gas. Durante este tiempo tumultuoso en la historia de las galaxias, el agujero negro central ayuda a dar forma a la evolución de su anfitriona. Actúa como un termostato, describe Gallo, regulando tanto la temperatura de la galaxia como el movimiento del polvo y gases que forman estrellas.

“El agujero negro que encontramos está activo y en base a las observaciones de rayos X, parece estar consumiendo material a una tasa similar a los agujeros negros activos en galaxias mucho más masivas”, dijo Baldassare.

Para hacer las observaciones, el equipo utilizó el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Clay de 6,5 metros en Chile. La galaxia RGG 118 fue encontrada originalmente utilizando el Sloan Digital Sky Survey.

La galaxia RGG 118. Crédito: Vivienne Baldassare, Universidad de Michigan.

Los investigadores midieron la masa del agujero negro estudiando el movimiento del gas cerca del centro de la galaxia a partir de datos de luz visible del Telescopio Clay. Utilizaron los datos de Chandra para averiguar el brillo del material alrededor del agujero negro en la banda de rayos X.

La luminosidad de rayos X le dice a los astrónomos la velocidad a la que el agujero negro está tomando materia. El RGG 118 está consumiendo material a un 1 por ciento de la velocidad máxima, lo que coincide con las propiedades de otros agujeros negros supermasivos.

“Este pequeño agujero negro supermasivo se comporta muy parecido a sus primos más grandes, y en algunos casos a sus primos mucho más grandes”, dijo la coautora Amy Reines, una becada Hubble en el Departamento de Astronomía de la UM. “Esto nos dice que los agujeros negros crecen de manera similar sin importar su tamaño”.

Los astrónomos todavía no entienden cómo se forman los agujeros negros supermasivos. Algunos creen que las nubes gigantes de gas sirven como semillas. Otros creen que descienden de estrellas gigantescas de alrededor de 100 veces la masa del Sol.

“Tenemos dos ideas principales sobre cómo nacen estos agujeros negros supermasivos”, dijo Gallo. “Este agujero negro en RGG 118 está sirviendo como un representante para aquellos en el universo muy temprano y, en última instancia, puede ayudar a decidir cuál de los dos tiene razón”.

El estudio “A ~50,000 M_⊙ solar mass Black Hole in the Nucleus of RGG 118” fue publicado en la edición del 10 de agosto de 2015 The Astrophysical Journal Letters.

Fuente: Universidad de Michigan