Descubren dos agujeros negros de masa intermedia "supervivientes"

Nuevas evidencias obtenidas por los observatorios Chandra de rayos-X y XMM-Newton refuerzan posibilidad de que existen dos agujeros negros de tamaño medio cerca del centro de una cercana galaxia activa "starburst". Estos objetos negros "supervivientes" han podido evitado caer hacia el centro de la galaxia y podrían ser ejemplos de las semillas necesarias para el crecimiento de agujeros negros supermasivos incluyendo el de nuestra Galaxia.
Esta imagen compuesta de la cercana galaxia starburst M82 nuestra los datos de Observatorio Chandra de rayos-X EN color azul, datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble en verde y naranja, y datos infrarrojos del Telescopio Espacial Spitzer en rojo. El recuadro ampliado corresponde a una imagen del Chandra que muestra la región central de la galaxia que contiene dos fuentes brillantes de rayos-X. Crédito: recuadro: rayos-X: NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al.; Imagen completa: rayos-X NASA/CXC/JHU/D.Strickland; Óptico: NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team; I. nfrarrojo: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht)
Durante décadas, los científicos han tenido fuertes evidencias de la existencia de dos tipos distintos de agujeros negros: los agujeros negros de masa estelar con masas de hasta 10 veces la del Sol, y los supermasivos, situados en el centro de las galaxias, con masas del orden de cientos de miles y hasta miles de millones de masas solares.
Pero en todo este asunto existe un misterio: ¿qué pasa con los agujeros negros de masa intermedia?
Las evidencias en torno a la existencia de estos objetos han sido controvertidas, y hasta ahora no existen pruebas claras de la existencia de una un género negro de este tipo en una sola galaxia. Recientemente, un equipo de investigadores ha encontrado signos en rayos-X de dos agujeros negros de masa intermedia en la galaxia "starburst" M82 situada a 12 millones de años-luz de la Tierra.
"Esta es la primera vez que tenemos hemos una buena evidencia de que hemos encontrado dos agujeros negros de masa intermedia en una galaxia", afirmó Hua Feng de la Universidad Tsinghua en China, y autor principal de dos artículos describiendo los resultados. "Su situación cerca del centro de la galaxia podría aportar nuevas pistas sobre el origen de los agujeros negros más grandes del universo entre: los agujeros negros supermasivos que han sido descubiertos en los núcleos de la mayoría de las galaxias."
Un mecanismo posible que explica la formación de los agujeros negros supermasivos, implica una reacción en cadena de colisiones de estrellas en cúmulos estelares compactos, y que finalmente produce estrellas extremadamente masivas, que posteriormente colapsan para formar agujeros negros de masa intermedia. Los cúmulos estelares después se sumergen en el centro de la galaxia, donde los agujeros negros de masa intermedia se fusionan para formar un agujero negro supermasivo.
En esta imagen, los cúmulos estelares que no fueran lo suficientemente masivos, o que no estuviera lo suficientemente cerca del centro de la galaxia sobrevivirían, al igual que los agujeros negros que contuviesen.
"No podemos decir si este proceso sucedió realmente en M82, a pero sabemos que estos posibles agujeros negros de tamaño intermedio están situados tanto cerca, como en el interior de cúmulos estelares", señaló Phil Kaaret de la Universidad de Iowa, coautor de ambos artículos. "Además, M82 es el lugar más cercano a nosotros donde las condiciones son similares a las que existían en el universo primitivo, con multitud de estrellas formándose."
Las evidencias de la existencia de estos dos agujeros negros "supervivientes" proceden de su emisión en rayos-X que varía en el transcurso del tiempo, y del análisis de su brillo y espectro en rayos-X, así como también de la distribución energética de los rayos-X.
Los datos de los telescopios Chandra y XMM-Newton muestran que la emisión de rayos-X en uno de estos objetos cambia de forma en una forma especial y similar a los agujeros negros de masa estelar que encontramos en la Vía Láctea. Usando esta información y los modelos teóricos, el equipo estima que la masa de este agujero negro está entre 12.000 y 43.000 veces la masa del Sol. A esta masa es lo suficientemente grande para que el agujero negro que emita grandes cantidades de rayos-X al atraer gas directamente de sus alrededores, en vez de hacerlo de una compañera binaria, como sucede en los agujeros negros de masa estelar.
El agujero negro está situado a una distancia de unos 290 años-luz del centro de M82. Los autores estiman que, a tan corta distancia, si el agujero negro hubiese nacido a la vez que la galaxia y su masa fuese de más de 30.000 veces la masa del Sol, habría sido atraído hacia el centro de la galaxia. Esto significa que habría evitado caer en el agujero negro supermasivo que presumiblemente estará ubicado en el centro de M82.
El segundo objeto, situado a 600 años-luz del centro de M82, fue observado tanto por los Telescopios Chandra y el XMM-Newton. Durante los estallidos de rayos-X, las variaciones aleatorias y periódicas que normalmente se presentan en la emisión de rayos-X desaparecen, lo cual es un fuerte indicativo de que un disco de gas caliente domina la emisión de rayos-X. un ajuste detallado de los datos de rayos-X muestra que el disco se extiende hasta la órbita estable más cercana en torno al agujero negro. Un comportamiento similar ha podido observarse en agujeros negros de masa estelar en nuestra Galaxia, pero probablemente esta es la primera detección de un candidato a agujero negro de masa intermedia.
El radio de la órbita estable más cercana depende únicamente de la masa y la velocidad de rotación del agujero negro. El mejor modelo para la emisión en rayos-X implica la existencia de un agujero negro girando rápidamente con una masa de entre 200 a 800 veces la masa de Sol. Esta masa está de acuerdo con las estimaciones teóricas para los agujeros negros creados en un cúmulo estelar mediante colisiones de estrellas.
"Este resultado es una de las evidencias más fuertes hasta ahora de la existencia de un agujero negro de masa intermedia", añadió Feng. "Estos resultados se parecen a los ejemplos bien estudiados de agujeros negros de masa estelar, excepto que en este caso la masa es más de 20 veces mayor." Estos dos artículos que describen los resultados pueden publicados recientemente en Astrophysical Journal.
Aunque las pruebas tal vez no sean tan contundentes, existe al menos otra evidencia de la existencia de agujeros negros de masa intermedia en cúmulos globulares.
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Publicado en Odisea cósmica¡Suscríbete Ya!