40 mil millones de soles tiene de masa el super agujero negro más grande jamás medido

Representación artística de un agujero negro supermasivo
NASA/JPL Caltech

Los astrónomos estimaron la masa de un gran agujero negro en el centro de la galaxia Holmberg 15A, que resultó ser de unos 40 mil millones de masas solares. Este es el valor más grande obtenido por un método confiable basado en la cinemática de las estrellas, y no en base a leyes indirectas, escriben los autores en la preimpresión en arXiv.org.

Un agujero negro es un objeto con extrema gravedad que evita que cualquier cuerpo material salga del vecindario. Por lo general, el tamaño de un agujero negro es el horizonte de eventos, un área desde la cual la luz no puede escapar. El diámetro del horizonte de eventos es directamente proporcional a la masa del agujero negro. Además de la masa, se caracteriza solo por el par y la carga eléctrica.

En la naturaleza, hay diferentes agujeros negros, su masa se encuentra en el rango de unidades a miles de millones de solares. Se supone que hay agujeros negros fuera de este rango, pero esto aún no se ha probado.

Agujeros negros supermasivos

Las masas estelares de los agujeros negros se obtienen como resultado de la evolución de las grandes estrellas. Los ejemplos más grandes (agujeros negros supermasivos - ANSM) se encuentran en los centros de las galaxias, sus detalles sobre su origen son poco conocidos. En particular, un objeto en el centro de la galaxia M87, cuya sombra se observó a principios de este año, pertenece a este tipo.

Hay muchas formas de estimar la masa de los ANSM, pero la mayoría de ellas se basan en dependencias indirectas entre cantidades, a menudo establecidas empíricamente y sin una justificación teórica clara. En particular, estos incluyen la relación entre la masa del ANSM y la dispersión de la velocidad en el núcleo galáctico, la luminosidad de la galaxia, la masa de las estrellas y el radio, que no cambia la naturaleza de la relación entre el brillo de la superficie y distancia.

Los agujeros negros en los centros de los cuásares se consideran los más masivos, sin embargo, su estimación se realizó sobre la base de la liberación de energía y se basa en muchos supuestos. Además, debido a la gran distancia de estos objetos, su estudio detallado es imposible.

Los métodos directos se consideran los más confiables, es decir, permiten obtener estimaciones de masa de la dinámica de las estrellas o el gas en las inmediaciones de un ANSM. Por el momento, los objetos más masivos definidos por este método se encuentran en el centro de las galaxias NGC 4889 y NGC 1600, aproximadamente 20 y 17 mil millones de masas solares, respectivamente.


K. Mehrgan et al. / arXiv.org, 2019 

Una mejor medición

Ahora, en el trabajo liderado por Kianusch Mehrgan, se estudió en detalle el núcleo de Holmberg 15A. Esta es una galaxia elíptica gigante, la más brillante en su cúmulo Abell 85. Como la mayoría de estos objetos, tiene un brillo bajo en el centro, pero en este caso el núcleo es extremadamente grande y tenue. Los autores utilizaron los datos de las observaciones espectrales del centro de Holmberg 15A, que muestran la velocidad de las fuentes de luz, para crear un modelo plausible del movimiento orbital de las estrellas en esta región.

Resultó que es posible reproducir las observaciones en la mejor medida, suponiendo que un agujero negro con una masa de 40 ± 8 mil millones de soles está ubicado en el centro de la galaxia. Esto lo convierte en el objeto más pesado, cuya masa se determinó utilizando la dinámica modelado.

En este caso, es posible reproducir muchas de las propiedades observadas de la galaxia, como un núcleo extremadamente grande y tenue. Al mismo tiempo, la masa resultante difiere significativamente de las predicciones de los métodos indirectos: en particular, es 9 veces mayor de lo esperado, según la relación con la dispersión de la velocidad.

Los astrónomos tienen la intención de continuar estudiando el objeto, por ejemplo, realizando una simulación más detallada y comparando los valores observados con los resultados de las simulaciones cosmológicas. Los autores esperan que esto nos permita conocer la historia de la formación de las regiones centrales de galaxias elípticas gigantes, que debería ser el resultado de la fusión de grandes predecesores.

Anteriormente, los científicos utilizaron una fotografía de la sombra de un agujero negro para obtener nuevas restricciones sobre la masa de materia oscura, vieron por primera vez el nacimiento de un agujero negro y encontraron un agujero negro despertado repentinamente.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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