Nuevas evidencias recogidas por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA desafían las ideas predominantes acerca de cómo crecen los agujeros negros en los centros de las galaxias. Los astrónomos siempre han pensado que un agujero negro supermasivo y el bulto de las estrellas en el centro de su galaxia anfitriona crecen al mismo ritmo; cuanto más grande es la protuberancia, más grande es el agujero negro. Sin embargo, un nuevo estudio de datos de Chandra ha puesto de manifiesto cómo dos galaxias cercanas con agujeros negros supermasivos están creciendo más rápido que las propias galaxias.
La masa de un agujero negro gigante en el centro de una galaxia por lo general es una pequeña fracción (2%) de la masa contenida en el bulto, o la región de las estrellas densas que lo rodea. Los objetivos del estudio más reciente, las galaxias NGC Chandra 4342 y NGC 4291, tienen agujeros negros de 10 veces a 35 veces más masivos de lo que deberían ser comparados con sus bultos. Las nuevas observaciones con Chandra muestran que los halos, o sobras masivas de materia oscura en estas galaxias que residen, también tienen sobrepeso.
Este estudio sugiere que los dos agujeros negros supermasivos y su evolución están atados a sus halos de materia oscura y no creciendo al ritmo de las protuberancias galácticas. En este punto de vista, los agujeros negros y halos de materia oscura no tiene sobrepeso, pero la masa total en las galaxias es demasiado baja.
“Esto nos da más evidencias de la existencia de un vínculo entre dos de los fenómenos más misteriosos y más oscuros de la astrofísica: los agujeros negros y la materia oscura”, dijo Akos Bogdan, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio.
NGC 4342 y NGC 4291 están cerca de la Tierra en términos cósmicos, a distancias de 75 y 85 millones de años luz. Los astrónomos han sabido por observaciones anteriores que estas galaxias eran las anfitrionas de agujeros negros con masas relativamente grandes, pero no estaban seguros de qué era responsable de la disparidad. Sobre la base de las nuevas observaciones de Chandra, sin embargo, son capaces de descartar un fenómeno conocido como marea de extracción.
Las mareas de extracción se producen cuando algunas de las estrellas de la galaxia son desplazadas por la gravedad durante un encuentro cercano con otra galaxia. Si tal marea de agotamiento habría tenido lugar, los halos en su mayoría se han estado perdiendo. Debido a que la materia oscura se extiende más lejos de las galaxias, es más laxo para ella estar unida y las estrellas tienen más probabilidades de ser arrancadas.
Para descartar las mareas los astrónomos usaron el Chandra para buscar evidencias de rayos X calientes que emite gas alrededor de las dos galaxias. Debido a que la presión de gas caliente -estimado a partir de imágenes de rayos X – equilibra la fuerza gravitacional de toda la materia en la galaxia, los nuevos datos del Chandra pueden proporcionar información acerca de los halos de materia oscura. El gas caliente se distribuye ampliamente alrededor de NGC 4342 y NGC 4291, lo que implica que cada galaxia tiene un halo de materia oscura inusualmente masivo y que la marea de extracción es un fenómeno poco probable.
“Esta es la evidencia más clara que tenemos, en el universo cercano, de que los agujeros negros crecen más rápido que su galaxia anfitriona”, dijo el coautor del proyecto Bill Forman, también del CfA. ”No es que las galaxias hayan sido comprometidas por encuentros cercanos, sino que tenían algún tipo de freno en el desarrollo.”
¿Cómo puede la masa de un agujero negro crecer más rápido que la masa estelar de su galaxia anfitriona? Los autores del estudio sugieren una gran concentración de gas girando lentamente en el centro de la galaxia que el agujero negro consume muy cuando es muy joven. Crece rápidamente, y a medida que crece, la cantidad de gas que puede tragar aumenta junto con la salida de energía a partir de la acreción. Después de que el agujero negro alcance una masa crítica, los arrebatos impulsados por el consumo continuado evitan el enfriamiento del gas y limitan la producción de nuevas estrellas.
“Es posible que el agujero negro supermasivo alcance un tamaño considerable antes de que hubiera muchas estrellas en la galaxia”, dijo Bogdan. “Eso es un cambio significativo en nuestra manera de pensar acerca de cómo las galaxias y los agujeros negros evolucionan juntos.”
Los resultados se presentaron el 11 de junio en la 220 reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Anchorage, Alaska. El estudio también ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.
Crédito imagen: NASA/CXC/SAO/A.Bogdan/2MASS/UMass/IPAC-Caltech/ NSF
Enlace original: Black hole growth found to be out of sync