Astronomía

¿Puede alguna estrella formar agujeros negros supermasivos?

¿Puede alguna estrella formar agujeros negros supermasivos?


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Escuché que la mayoría de los agujeros negros supermasivos no están formados por estrellas; de hecho, ni siquiera estamos seguros de cómo se forman. Pero, ¿podría una estrella, con suficiente masa y una metalicidad lo suficientemente baja, formar un agujero negro supermasivo? Más bien, ¿habría estrellas que encajaran en esta categoría?


Como dices, hacer agujeros negros rápidamente en el Universo temprano es un gran problema sin resolver en astrofísica. Hay varias hipótesis, de las cuales dos corresponden aproximadamente a estrellas supermasivas. Básicamente, todo implica tratar de darle al agujero negro una ventaja en masa. Realmente no hay tiempo suficiente para hacer crecer un agujero negro de $ 100 , M_ odot $ a $ 10 ^ 9 , M_ odot $, por lo que la idea es más bien obtener algo más masivo que unos pocos $ times1000 , M_ odot $. La revisión más reciente que conozco de improviso es probablemente Volonteri (2010), pero no estoy al día con la literatura.

Básicamente, imagina unos cientos de miles de masas solares de gas colapsando en una galaxia primordial. A medida que el gas colapsa, potencialmente se fragmenta, dependiendo de si se puede enfriar de manera eficiente o no. Si es así, presumiblemente los fragmentos pueden formar estrellas, pero en un cúmulo muy denso. En última instancia, o (a) las estrellas masivas en el cúmulo colapsan en agujeros negros que luego se fusionan en un agujero negro más grande, que posteriormente puede acrecentar su camino hacia la supermasividad (¿supermasa?); o (b) las estrellas individuales se fusionan primero en el centro, creando una estrella de quizás algunos miles de masas solares, que colapsaría en un agujero negro masivo que podría crecer.

Si la nube galáctica primordial no se fragmenta, esperamos una especie de colapso monolítico. En algún lugar en el medio, el gas comenzará a alcanzar el equilibrio hidrostático: se forma una protoestrella. Pero es una protoestrella que potencialmente acumula varias masas solares de material por año (o incluso más rápido). Entonces, lo que suceda a continuación depende de si esa rápida caída de material tiene tiempo para alcanzar el equilibrio térmico local con la protoestrella, o si simplemente se acumula en el exterior.

Si es el primero, entonces la protoestrella puede volverse muy grande: miles o decenas de miles de masas solares, lo que, como el producto de supermercado anterior, presumiblemente deja un enorme agujero negro al final. Si la pequeña protoestrella evoluciona independientemente del gas que cae, probablemente también sea lo suficientemente grande como para dejar un agujero negro, solo uno mucho más pequeño: decenas, quizás cientos de masas solares. Pero es un agujero negro incrustado en esta enorme nube de gas que cae, que potencialmente se asienta en una envoltura alrededor del agujero negro. Esta estructura ha sido denominada "cuasi-estrella", y el agujero negro en su interior puede crecer muy rápidamente en este capullo. Eventualmente, la envoltura se evaporará / dispersará, dejando que el agujero negro ahora masivo continúe acumulando su camino hacia la supermasividad.

Tenga en cuenta que se espera que estos mecanismos de formación sean particulares del Universo temprano. Una vez que se agrega incluso una pequeña cantidad de metales al gas, se espera que la formación de estrellas se parezca mucho más al Universo "moderno". De hecho, la formación de estrellas en estos escenarios aún está lejos de resolverse. La razón principal es que debe seguir cómo evoluciona el gas desde la escala de la protogalaxia hasta las protoestrellas del interior. Este es un rango de escalas como $ 1 , mathrm {AU} / 10,000 , mathrm {ly} aprox10 ^ {- 9} $, lo cual es numéricamente muy difícil.

Y, finalmente, para responder a la pregunta directamente, en ninguna de las opciones de estrellas supermasivas las estrellas realmente colapsan en agujeros negros supermasivos. Los SMBH son tan grandes que solo pueden haber crecido hasta cierto punto a través de la acumulación. Las estrellas supermasivas colapsarían en sus progenitores (o "semillas"), que posteriormente crecerían hasta alcanzar masas tan grandes.


Las primeras estrellas se construyeron con material producido en el Big Bang. Esto sería casi totalmente hidrógeno y helio sin "metales". Es más fácil formar estrellas más masivas a partir de dicho material, ya que es más transparente a la radiación. Sin embargo, la más grande de estas estrellas de población III solo se considera que tiene alrededor de 1000 masas solares.

Por lo tanto, los agujeros negros supermasivos necesitan crecer (rápidamente), ya sea por fusiones en cúmulos o entre galaxias, o por una rápida acreción de gas en un agujero negro "semilla" de masa mucho menor.

Exactamente cómo es un importante problema astrofísico sin resolver.


¿Puede alguna estrella formar agujeros negros supermasivos? - Astronomía

Agujeros negros supermasivos
BBC2 21.00 h Jueves 30 de noviembre de 2000

¿Un final violento para la Tierra? En junio de 2000, los astrónomos hicieron un descubrimiento extraordinario. Uno que promete resolver uno de los mayores problemas de la cosmología: cómo y por qué se crean las galaxias. Increíblemente, la respuesta involucra los objetos más extraños, destructivos y aterradores del Universo: los agujeros negros supermasivos. Los científicos están comenzando a creer que estas fuerzas de destrucción pura en realidad ayudan a desencadenar el nacimiento de galaxias y, por lo tanto, están en el corazón de la creación de estrellas, planetas y toda la vida.

Los agujeros negros supermasivos son tan extraordinarios que, hasta hace poco, mucha gente dudaba de su existencia. La idea de agujeros negros gigantes del tamaño del Sistema Solar parecía más ciencia ficción que realidad: tales monstruos serían tan poderosos que podrían destruir la estructura misma del Universo. Pero en los últimos cinco años, una serie de descubrimientos ha cambiado para siempre nuestra comprensión de los agujeros negros supermasivos y las galaxias.

Usando el poderoso Telescopio Espacial Hubble, los científicos han estado escaneando galaxias cercanas, buscando estos agujeros negros gigantes. Es un trabajo difícil, por su propia naturaleza, los agujeros negros tragan luz, por lo que nunca se pueden ver. Entonces, lo que los científicos han estado buscando es el efecto de su gravedad masiva, lanzando estrellas a su alrededor a una velocidad inmensa. Lo que han encontrado es más extraordinario de lo que nadie podría haber imaginado, no solo la evidencia de que estos enormes monstruos destructivos existen y el infierno, sino que hasta ahora están en todas las galaxias hacia las que han dirigido sus telescopios. Estos gigantescos agentes de destrucción parecen ser comunes en todo el Universo. Los científicos ahora piensan que los agujeros negros supermasivos son una parte fundamental de lo que realmente es una galaxia.

Acechando en el corazón de cada galaxia hay un agujero negro gigante de proporciones apocalípticas, y eso incluye nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. El astrónomo Andrea Ghez ha estado estudiando el corazón de la Vía Láctea durante los últimos cinco años. Lo que ha descubierto es una evidencia irrefutable de un agujero negro gigante, 3 mil millones de veces el tamaño de nuestro propio sol. Un agujero negro que podría destruir todo el Sistema Solar. Y mientras Horizon estaba filmando en julio de 2000, Ghez obtuvo algunas imágenes aterradoras, del monstruo gigante succionando gas y estrellas en el corazón de la galaxia.

Entonces, ¿qué está haciendo este monstruo gigante en el corazón de nuestra galaxia? ¿Qué efecto tendrá este agujero negro gigante a 25.000 años luz de distancia sobre nosotros y el resto de la galaxia que lo rodea? Estas son preguntas que han desconcertado a los astrónomos durante los últimos años, y en junio, dos grupos separados de científicos encontraron evidencia que apunta a una respuesta sorprendente. En lugar de ser parásitos destructivos, parece que los agujeros negros supermasivos pueden ser esenciales en la creación misma de las galaxias en las que viven.

Exactamente cómo se creó nuestra galaxia ha desconcertado a los astrónomos y físicos durante años. Aunque ha habido muchas teorías, hay poca evidencia para explicar cómo el gas en el Universo temprano se condensó para formar la galaxia que vemos hoy. Ahora los científicos se dan cuenta de que les ha faltado un ingrediente vital: un agujero negro supermasivo. La inmensa gravedad de un agujero negro gigante podría provocar el colapso del gas en primer lugar. Al batir el gas a su alrededor, un agujero negro gigante desencadenaría el nacimiento de estrellas, planetas y la vida misma. A pesar de ser la cosa más destructiva del Universo, los científicos ahora piensan que nuestro agujero negro supermasivo podría ser crucial para crear la galaxia tal como la conocemos.

El agujero negro supermasivo en nuestra propia galaxia puede ser la razón por la que existimos, pero un trabajo reciente sugiere que también puede ser nuestro fin. En la actualidad, la Tierra está tan lejos del agujero negro que no puede afectarnos, pero el físico John Dubinski cree que todo eso podría cambiar. En enero de 2000 simuló gráficamente el destino final de nuestra galaxia. En 3.000 millones de años chocaremos con la galaxia de al lado, Andrómeda. El apocalipsis resultante obligará a la Tierra y a nuestro Sistema Solar a salir de órbita. Dubinski ha calculado una preocupante probabilidad de 50:50 de que nos envíen a toda velocidad hacia el agujero negro en el centro de esta vorágine. Esto sería fatal para la Tierra.

NARRADOR (JOHN SHRAPNEL): A principios de este año, dos astrónomos hicieron un descubrimiento extraordinario, uno que está destinado a cambiar nuestra comprensión de cómo se formó el Universo.

PROFE. KARL GEBHARDT (Equipo Nuker): Nunca volveremos a ver un momento como este en astronomía.

PROFE. LAURA FERRARESE (Universidad de Rutgers): Realmente el aire está lleno de nuevos descubrimientos y nuevas ideas.

NARRADOR: Lo que descubrieron fue una relación muy simple, una relación entre la galaxia en la que vivimos y la fuerza más destructiva del Universo. Un agujero negro supermasivo. Encendió el mundo de la cosmología.

KARL GEBHARDT: Hace seis meses, la gente no estaba tan entusiasmada con los agujeros negros supermasivos. Al astrónomo general no le importaban mucho los agujeros negros supermasivos. ¡Ahora tienen que hacerlo y ahora es mejor!

NARRADOR: El objetivo último de la cosmología es comprender cómo se formó el Universo. Una de las preguntas más importantes es cómo se crearon las galaxias, porque sin ellas no existiríamos.

DR ANDREW FRUCHTER (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial): Las galaxias contienen casi todas las estrellas que vemos en el Universo y tal vez los lugares donde se crearán todas las estrellas del Universo y las estrellas son las que producen oxígeno, carbono, planetas, todo lo que necesitas para la vida. y sin vida no hay astrónomos.

NARRADOR: Vemos nuestra galaxia, la Vía Láctea, como una banda de estrellas en el cielo. De hecho, es un disco giratorio gigante de 200.000 años luz de ancho. Contiene más de 200 mil millones de estrellas como nuestro propio sol, dando vueltas lentamente alrededor del centro, pero somos solo una de cada 125 mil millones de galaxias de diferentes formas y tamaños girando por el espacio. Sin embargo, los científicos no han podido explicar cómo se creó una sola de estas galaxias.

ANDREW FRUCHTER: La formación de galaxias es un proceso muy complicado. Implica la gravedad y la colisión de grandes bolas de gas, implica la dinámica de las estrellas, implica la unión química del gas.

NARRADOR: Todo lo que sabemos es que cuando el Universo era joven no había estrellas ni planetas, solo grandes nubes arremolinadas de gas hidrógeno. El misterio es cómo se convirtió cada una de estas nubes: las complejas galaxias de estrellas que vemos hoy.

ANDREW FRUCHTER: Simplemente no sabemos cómo lo hacen, cómo se formaron las galaxias a partir del gas caliente ionizado que llenó el Universo es todavía física que aún no entendemos realmente.

NARRADOR: Exactamente cómo se crearon las galaxias ha preocupado a los principales astrónomos y físicos del mundo durante décadas, pero hace 6 meses los científicos encontraron evidencia de una respuesta extraordinaria. El equipo de Nuker es un grupo de astrónomos respetados en todo el mundo, pero no son expertos en galaxias. Son expertos en las fuerzas más violentas y destructivas conocidas por la ciencia: los agujeros negros supermasivos. Hasta hace poco, los agujeros negros supermasivos eran mera teoría. Son agujeros negros gigantes de proporciones apocalípticas.

KARL GEBHARDT: Los agujeros negros supermasivos son de un millón a mil millones de veces la masa de un agujero negro típico.

PROFE. SANDRA FABER (Equipo Nuker): Podrían llenar todo un sistema solar.

NARRADOR: Un agujero negro supermasivo es simplemente la gravedad enloquecida. Un objeto de materia tan concentrada su atracción gravitacional es insaciable. Nada se le escapa, ni siquiera la luz. Todo lo que se acerca (gas, estrellas y sistemas solares completos) es absorbido por el olvido. Incluso destruye el tejido mismo del Universo. Si piensas en el Universo como una red de espacio-tiempo, la gravedad de las estrellas y planetas ordinarios crea una abolladura en esta red, pero la inmensa gravedad de un agujero negro supermasivo es tan destructiva que distorsiona el espacio-tiempo hasta un punto de ruptura. En el corazón de un agujero negro supermasivo se encuentra una de las cosas más misteriosas de la física: la singularidad, un punto donde el espacio, el tiempo y todas las leyes conocidas de la física se desmoronan.

SANDRA FABER: Lo que sucede en el centro de la singularidad es un completo misterio y resolverlo requerirá una nueva física que simplemente no tenemos en este momento. Algunas personas piensan que puedes caer a través de la singularidad y aparecer en otra parte del Universo. Las teorías de la singularidad son, algunas de ellas muy, muy radicales. Simplemente no lo sabemos.

NARRADOR: Los agujeros negros supermasivos son tan extraños que hasta hace poco muchos científicos dudaban que existieran. Eran una idea extrema, soñada para explicar un tipo de galaxia muy raro y distante: las galaxias activas. Estos se encuentran entre los objetos más brillantes del Universo. Estas galaxias tienen un núcleo ardiente brillante con vastos chorros de energía que brotan del centro. Este corazón feroz de gas caliente brillante se llama quásar. Los científicos pensaron que esta masa giratoria podría ser causada por un agujero negro gigante que succiona gas y estrellas, literalmente alimentándose del centro de la galaxia.

PROFE. JOHN KORMENDY (Nuker Team): La idea es que los quásares que vemos que se ven tan brillantes no son el agujero negro, el agujero negro supermasivo, son el gas que está a punto de caer en el agujero negro supermasivo, que está dando vueltas. , brillando muy intensamente justo antes de desaparecer por el agujero negro.

NARRADOR: Un agujero negro gigante tendría una atracción gravitacional tan abrumadora que arrojaría gas y estrellas a su alrededor a casi la velocidad de la luz. El violento choque calentaría el gas a más de un millón de grados.

JOHN KORMENDY: El gas se frota contra sí mismo esencialmente y se vuelve extremadamente caliente y el gas extremadamente caliente brilla intensamente.

NARRADOR: En realidad, aunque un cuásar arde intensamente, en realidad es imposible ver si hay un agujero negro en el medio. Paradójicamente, el agujero negro se vuelve invisible por el hecho de que traga luz. Así que durante años nadie pudo estar seguro de si realmente existían agujeros negros supermasivos en el corazón de estas extrañas galaxias activas. Los Nukers han pasado las últimas dos décadas cazando a estos elusivos monstruos. El primer problema al que se enfrentaron fue demostrar que los agujeros negros supermasivos existían. Lo que iban a descubrir sería más extraño de lo que la mayoría de la gente podría haber imaginado. Uno de los primeros Nukers en intentar encontrar uno fue Alan Dressler. En 1983 llegó al Telescopio Palomar en California, convencido de que había encontrado una manera de demostrar que existen agujeros negros supermasivos.

DR. ALAN DRESSLER (Equipo Nuker): No se puede ver un agujero negro directamente, eso es lo que lo convierte en un agujero negro, así que lo que estás buscando es evidencia de su gravedad, estás viendo cómo atrae las estrellas que vienen cerca.

NARRADOR: Dressler sabía que aunque un agujero negro es invisible, su inmensa gravedad arrojaría estrellas a su alrededor a más de 500.000 kilómetros por hora. Midiendo qué tan rápido se movían estas estrellas, pudo probar si realmente había un agujero negro en el centro de una galaxia activa.

ALAN DRESSLER: Elegí una galaxia cercana que se llama NGC1068, una galaxia activa, lo que significa que probablemente tenía un agujero negro supermasivo, al menos eso es lo que queríamos probar.

NARRADOR: Para estar seguro de que las estrellas se movían anormalmente rápido en NGC1068, Dressler quería compararlas con las estrellas de una galaxia normal, sin un agujero negro. Las estrellas que giraran alrededor de un centro de gravedad débil se moverían a la mitad de la velocidad. Entonces, para esta comparación, eligió la galaxia muy común de al lado, Andrómeda, con un centro silencioso e inactivo como el nuestro. Para medir la velocidad de las estrellas en estas dos galaxias muy diferentes, Dressler utilizó un instrumento llamado espectroscopio. Esto observa el patrón cambiante de la luz proveniente de las estrellas a medida que giran alrededor del núcleo de la galaxia. El espectroscopio muestra el centro de la galaxia como una banda blanca y el movimiento de las estrellas alrededor del núcleo se traza mediante una línea vertical oscura. Si las estrellas en el centro de la galaxia están dando vueltas lentamente, entonces la banda oscura apenas mostraría ningún cambio, pero si viajan a gran velocidad, acercándose y alejándose de nosotros a ambos lados de un agujero negro supermasivo, entonces la banda oscura debería mostrar un cambio repentino a través del centro de la galaxia.

ALAN DRESSLER: Esperaría ver algún cambio bastante rápido en esta línea oscura para que hubiera un cambio muy grande en la velocidad de un lado de la galaxia al otro, muy repentinamente, justo sobre el centro, y eso sería muestran que las estrellas se movían muy rápidamente en el centro de la galaxia debido a la influencia de una gran masa en el centro, el agujero negro supermasivo.

NARRADOR: Durante las siguientes noches, Dressler midió la velocidad de las estrellas en NGC1068 y en Andrómeda. Cuando los resultados bajaron del telescopio, vio algo que fue completamente inesperado. La imagen de la galaxia activa, donde esperaba encontrar un agujero negro, era ilegible. NGC1068 estaba demasiado lejos para que el telescopio obtuviera una imagen clara. La sorpresa vino de Andrómeda, la galaxia tranquila y normal que está justo al lado de nosotros.

ALAN DRESSLER: Me asombré cuando encontré lo que estaba buscando, pero no donde lo estaba buscando. Este movimiento en esta banda oscura muestra que, por un lado, las estrellas se alejaban muy rápidamente de nosotros a 150 kilómetros por segundo, que son 500.000 kilómetros por hora.

NARRADOR: Dressler pensó que solo podía haber una cosa que haría que las estrellas se movieran tan rápido: un agujero negro supermasivo y él no estaba solo. El compañero Nuker John Kormendy había encontrado exactamente lo mismo.

JOHN KORMENDY: En el momento en que pude ver ese movimiento, supe esencialmente al instante que había una muy buena posibilidad de que se tratara de un agujero negro supermasivo. Cuando ve algo así, sabe que está en lo cierto.

NARRADOR: Habían encontrado evidencia de la fuerza más aterradora de la naturaleza, pero preocupantemente no estaba en alguna galaxia activa lejana. Este agujero negro supermasivo estaba en la galaxia muy ordinaria justo al lado de nosotros. Andrómeda parecía tener un agujero negro pero no un quásar brillante.

ALAN DRESSLER: Si había un agujero negro supermasivo, ¿por qué no brillaba? Eso sugirió que no había cosas cayendo. Tal vez muchas galaxias podrían tener una fase inactiva en la que tenían un agujero negro supermasivo, pero no estaban siendo alimentadas, por lo que no brillaban.

NARRADOR: Algunos teóricos habían predicho esto mismo: los agujeros negros supermasivos podrían existir en dos estados. Cuando se alimenta, un agujero negro gigante crea un disco de gas ardiente brillante a su alrededor y luego, por alguna razón, deja de alimentarse, dejando un núcleo oscuro y mortal que acecha amenazadoramente en el centro de la galaxia y uno de estos monstruos oscuros y silenciosos se había encontrado en nuestra galaxia vecina. El descubrimiento de un enorme agujero negro que acechaba tan cerca de nosotros fue noticia en todo el mundo, pero muchos científicos encontraron la noticia imposible de creer. No creían que la evidencia fuera lo suficientemente buena para una idea tan extrema. Incluso los propios Nukers empezaron a tener dudas.

JOHN KORMENDY: Siempre existe el peligro de que, en lugar de ser un agujero negro, sea un grupo denso de algo más oscuro, que no sea un agujero negro.

PROFE. DOUG RICHSTONE (Nuker Team): Pensé que había una buena posibilidad de que hubiéramos cometido un terrible error descabellado y que alguien dentro de un año iba a escribir un artículo y demostrar que éramos un montón de idiotas y que sentiríamos terrible sobre eso.

NARRADOR: Para convencer a los escépticos, necesitaban encontrar más agujeros negros supermasivos en muchas más galaxias. Para ello, necesitaban mirar más hacia el espacio. Entonces recurrieron al telescopio espacial Hubble. A partir de 1994, el Hubble comenzó un estudio sistemático de los centros de galaxias distantes en busca de la firma reveladora de las estrellas que aceleraban alrededor de un agujero negro supermasivo.

(CHAT CIENTÍFICO DE ACTUALIDAD)

Los astrónomos comenzaron observando una galaxia activa, M87. Como era de esperar, tenía un agujero negro de alimentación gigante que lanzaba un gran chorro de energía al espacio. Pero fue cuando la búsqueda se amplió para incluir también galaxias inactivas, que sucedió algo increíble. En cada galaxia que los científicos observaron, encontraron evidencia de un agujero negro supermasivo.

DOUG RICHSTONE: M31 y M32.

KARL GEBHARDT: En total, probablemente se han encontrado entre 20 y 30 agujeros negros.

NARRADOR: Se suponía que los agujeros negros supermasivos eran raros, pero Hubble los estaba encontrando en todas partes, tanto alimentándose en galaxias activas como acechando silenciosamente en galaxias ordinarias.

SANDRA FABER: Muy pronto nos acostumbramos a la idea de que todo lo que miráramos tendría un agujero negro. Sabes, después de los primeros tres o cuatro casos empezamos a preguntarnos: ¿todos tienen un agujero negro?

DOUG RICHSTONE: Una por una, estábamos viendo esta imagen emerger de la niebla que, cada galaxia, o casi todas las galaxias, tenían un agujero negro supermasivo. Fue realmente asombroso.

NARRADOR: Lejos de ser raros fenómenos de la naturaleza, los Nukers comenzaron a sospechar que todas las galaxias podrían tener agujeros negros gigantes en sus corazones. Si esto fuera cierto, revolucionaría las ideas de lo que realmente es una galaxia. Más inquietantemente, significaba que podría haber un agujero negro supermasivo acechando en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Andrea Ghez ha venido a Hawái durante los últimos cinco años, tratando de averiguar si hay un agujero negro supermasivo en medio de la Vía Láctea.

PROFE. ANDREA GHEZ (Universidad de California, Los Ángeles): Cuando empecé a pensar en astronomía, nunca se me ocurrió que podría haber un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. La idea era que las galaxias giraran alrededor de la masa del centro, que eran solo estrellas, gas y polvo y nada particularmente exótico.

NARRADOR: Andrea Ghez ha estado usando un telescopio incluso más poderoso que el Hubble: el telescopio Keck, encaramado a 14,000 pies en la montaña sagrada de Mauna Kea. El telescopio Keck es el telescopio óptico más grande del mundo. Tiene un gran espejo de 10 metros de diámetro compuesto por 36 segmentos de vidrio aluminizado muy pulido.

ANDREA GHEZ: El telescopio Keck es un telescopio fabuloso de usar. Es genial porque es grande. Este es un caso en el que cuanto más grande, mejor. Puedes recolectar muchos fotones, puedes ver cosas muy tenues y te permite ver detalles muy finos.

NARRADOR: Cuatro veces al año, Ghez enfoca el telescopio en las estrellas en el corazón mismo de nuestra Vía Láctea. Ella está buscando las altas velocidades reveladoras que revelan la presencia de un agujero negro. El centro de la Vía Láctea está tan cerca y el telescopio Keck es tan poderoso que Ghez es capaz de ver más cerca del centro de la galaxia que nadie antes.

ANDREA GHEZ: Aquí hay un ejemplo de una de las imágenes que obtuvimos anoche. La vista fue, fue una noche típica, no la mejor noche, no la peor noche. Cada una de estas manchas aquí es una estrella y lo que ves es que cada estrella está distorsionada, eso es lo que hace la atmósfera. Es como mirar a través de un estanque, como si quisieras mirar un centavo en el fondo de un estanque y el agua se mueve, se ve distorsionada y se ve diferente cada vez que miras, así que esta es una exposición y la siguiente exposición parece esto.

NARRADOR: Superponiendo miles de estas imágenes tomadas durante la noche, la computadora puede compensar la distorsión de la atmósfera produciendo una imagen detallada del centro de la galaxia.

ANDREA GHEZ: Puedes ver la posición de las estrellas con mucha precisión. Si vamos al centro aquí y lo cambiamos de escala, de hecho vemos que hay estrellas más débiles hacia el centro de nuestro campo de visión y estas estrellas son extremadamente importantes. Es el movimiento de estas estrellas lo que revela la presencia del agujero negro.

NARRADOR: Ghez ha estado siguiendo los movimientos de estas estrellas durante los últimos cinco años. Si no hubiera un agujero negro, se moverían muy lentamente, pero descubrió que están dando vueltas a velocidades de más de 1.000 kilómetros por segundo.

ANDREA GHEZ: Estas estrellas que hemos estado observando están a 2 semanas luz del centro de nuestra galaxia, por lo que su movimiento, el hecho de que vayan a 1.000 kilómetros por segundo, nos dice que en 2 semanas luz hay 2 millones de veces más masa del sol de materia allí.

NARRADOR: Solo hay una cosa en el Universo así de densa. En el centro de este collar de estrellas giratorias hay un agujero negro supermasivo. No puedes verlo, pero está ahí. La fuerza más destructiva del Universo acecha en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. El enigma para los cosmólogos ahora es qué efecto tiene en la galaxia que lo rodea. Si, como parece ahora, cada galaxia tiene un agujero negro en su corazón, esto no puede ser una coincidencia. Quizás los agujeros negros son una parte esencial de lo que son las galaxias y cómo funcionan.

SANDRA FABER: Bueno, ahora que sabemos que están en todas las galaxias, la pregunta es ¿qué hacen? ¿Son fundamentales o son solo un adorno? ¿Influyen realmente en la vida de las galaxias o es al revés? ¿Influyen las galaxias en ellas? Eso es lo que estamos tratando de averiguar.

NARRADOR: Así que el equipo de Nuker se propuso averiguar si existía alguna relación entre los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los rodeaban.

JOHN KORMENDY: Cuando estás estudiando un objeto del que no sabes casi nada, lo primero que quieres hacer es encontrar un patrón regular de comportamiento, porque ese tipo de cosas puede enseñarte nuevas ciencias.

NARRADOR: Una de las primeras cosas que notaron fue un vínculo extraño entre el tamaño de la galaxia y el tamaño del agujero negro en el medio.

DR. JOHN MAGGORIAN (Equipo Nuker): Descubrimos que existe una relación entre la masa del agujero negro y la masa de la galaxia anfitriona circundante en el sentido de que las galaxias pequeñas tienen agujeros negros pequeños de alrededor de un millón de masas solares y las galaxias grandes tienen grandes agujeros negros. agujeros de alrededor de mil millones de masas solares.

NARRADOR: Cada agujero negro era casi exactamente en proporción al tamaño de su galaxia. No importa cuán grande o pequeña sea, extrañamente la galaxia siempre tuvo un agujero negro con la mitad de su masa total.

JOHN MAGGORIAN: Esto fue sorprendente e inmediatamente conduce a preguntas: ¿por qué?

NARRADOR: Nadie había esperado que el tamaño del agujero negro y el tamaño de la galaxia pudieran estar relacionados. Sugirió alguna conexión invisible misteriosa entre una galaxia y su agujero negro, pero cuál era este misterio, los científicos tendrían que esperar tres años para resolverlo.

El primer avance se produjo cuando se agregó un nuevo instrumento al telescopio espacial Hubble.

Esto aceleró drásticamente el descubrimiento de nuevos agujeros negros, dando a los científicos una gran cantidad de nuevas pistas potenciales a seguir. Durante tres años, los datos han estado llegando a la Tierra. Entre los que lo han estado examinando se encuentran dos jóvenes investigadores en competencia. Lo que iban a descubrir este año pondría patas arriba al mundo de la cosmología.

LAURA FERRARESE: Todos los días que voy a trabajar no sé realmente qué va a pasar, pero puedo contar que va a ser algo emocionante todos los días.

KARL GEBHARDT: Estos últimos seis meses han sido fenomenales en términos de investigación de agujeros negros. Estamos extremadamente emocionados, estamos encontrando estos agujeros negros en números que nunca antes habíamos podido hacer.

NARRADOR: Karl Gebhardt y Laura Ferrarese estaban tratando de encontrar la conexión fundamental que une los agujeros negros y sus galaxias, por lo que buscaron a través de todas las diferentes características de las galaxias en busca de nuevos vínculos que pudieran dar una pista. Pero no fue hasta que miraron una propiedad llamada sigma que el misterio comenzó a desvelarse.

LAURA FERRARESE: Sigma es un nombre muy, muy elegante para algo que en realidad es muy simple.

NARRADOR: Sigma es la velocidad a la que las estrellas giran en círculos en los confines de la galaxia. Las estrellas en el borde de la galaxia están tan lejos del agujero negro que su gravedad no las afecta en absoluto.

JOHN KORMENDY: Esas estrellas no sienten el agujero negro, sienten el resto de las estrellas de la galaxia, no saben ni les importa que el agujero negro esté allí. Si alejaras el agujero negro de la galaxia, se moverían exactamente a la misma velocidad.

NARRADOR: Esto ha llevado a los científicos a creer que no podría existir ninguna conexión entre el tamaño del agujero negro y la velocidad de las estrellas en el borde de la galaxia. Estaban a punto de probarse que estaban equivocados. A medida que los dos investigadores revisaron los nuevos datos, primero tuvieron que calcular la masa de cada agujero negro. Luego descubrieron la velocidad a la que se movían las estrellas en el borde de la galaxia y trazaron todas estas cifras en un gráfico.

KARL GEBHARDT: Cuando llegaron, tomaría esa nueva masa de agujero negro y la sigma de esa galaxia y la agregaría a mi diagrama.

NARRADOR: No debería haber relación entre los dos, sin embargo, a medida que agregaban cada nuevo punto que marcaba la velocidad de las estrellas contra la masa del agujero negro, comenzó a surgir un patrón claro. Para su asombro, los puntos se encontraban en una franja obvia a lo largo del gráfico. Las propiedades estaban claramente relacionadas: cuanto más grande es el agujero negro, más rápida es la velocidad de las estrellas en el borde de la galaxia.

LAURA FERRARESE: Lo que descubrimos es que los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias y las galaxias mismas están en realidad muy estrechamente entrelazados.

NARRADOR: Las estrellas en el borde de la galaxia no tienen conexión física con el agujero negro. Sin embargo, de alguna manera su velocidad está estrechamente ligada al tamaño del agujero negro a miles de millones de millas de distancia. Si las dos cosas no están vinculadas físicamente ahora, significa que deben haberlo estado en algún momento del pasado.

KARL GEBHARDT: El hecho de que veamos que existe una relación tan estrecha entre la velocidad de las estrellas y el agujero negro en el medio es una prueba de lo que sucedió al principio de la galaxia.

JOHN KORMENDY: Te grita algo que aún no comprendes sobre la conexión entre la formación de galaxias y la formación de agujeros negros.

NARRADOR: La relación apunta a una idea extraordinaria: que las galaxias y sus agujeros negros gigantes podrían estar vinculados desde el nacimiento. De hecho, los científicos pensaron que los agujeros negros supermasivos podrían incluso estar involucrados en la formación de las propias galaxias.

SANDRA FABER: Esta correlación es lo más importante que hemos aprendido sobre los agujeros negros supermasivos hasta ahora. Los astrónomos siempre buscan correlaciones. Siempre que encuentre uno que sea realmente ajustado, como este, es una señal de que hay algo de física básica que debe buscar.

NARRADOR: Da la casualidad de que la física que podría explicar lo que estaba sucediendo había sido sugerida años antes: por los teóricos Martin Rees y Jo Silk. Jo Silk ha pasado gran parte de su vida tratando de resolver el misterio de la formación de galaxias. Hace tres años quedó claro que le faltaba un ingrediente vital. Si hubiera un agujero negro en cada galaxia, los científicos tendrían que explicar qué estaba haciendo allí.

PROFE. JOSEPH SILK (Universidad de Oxford): Tuvimos que repensar nuestras ideas sobre cómo se formaban las galaxias. Para comprender la primera luz del Universo, realmente tenemos que incluir el papel de estos agujeros negros supermasivos en la formación de galaxias.

NARRADOR: Todas las ideas anteriores sobre la formación de galaxias habían asumido que el gas en el Universo temprano simplemente se condensaba para formar estrellas y galaxias. Silk y Rees tuvieron una idea completamente diferente. Propusieron que el centro de cada nube de gas primitiva podría haberse colapsado para formar un agujero negro gigante. El agujero negro comenzaría a alimentarse inmediatamente del gas a su alrededor, creando un quásar brillante. Silk se dio cuenta de que la energía de este cuásar recién formado crearía intensos cambios de temperatura en el gas circundante. Esto haría que el gas que rodea al agujero negro y su cuásar recién formado se condense en estrellas, lo que significa, en efecto, que el agujero negro podría haber ayudado a desencadenar el nacimiento de la galaxia.

JOSEPH SILK: Normalmente pensamos en los agujeros negros como influencias destructivas en su entorno. En este caso son creativos, están teniendo un impacto muy positivo en la formación de las galaxias.

NARRADOR: Pero había más. Esta teoría predijo cuándo y por qué el agujero negro eventualmente dejaría de alimentarse y se quedaría en silencio. Calcularon que esto sucedería cuando el agujero negro que se alimentaba creciera tanto que la gran cantidad de energía que arrojaba su quásar brillante literalmente forzaría al resto de la galaxia fuera de su alcance.

JOSEPH SILK: Tiene el efecto de empujar el viento contra el gas circundante y alejar el gas circundante como un quitanieves.

NARRADOR: Con solo su cuásar giratorio caliente a su alcance, el agujero negro se lo tragaría y luego dejaría de alimentarse. Quedaría invisible en el centro de la galaxia. Silk y Rees calcularon que este momento en que el agujero negro empujó a la galaxia circundante dependería, extrañamente, de qué tan rápido se movieran las estrellas en la galaxia exterior. Cuanto más rápido giraran estas estrellas, más difícil sería alejarlas y más grande necesitaría crecer el agujero negro para producir suficiente energía para superar el movimiento de las estrellas en círculo. Lo que significa que el tamaño del agujero negro al final depende de qué tan rápido se muevan las estrellas en la galaxia recién formada a su alrededor.

JOSEPH SILK: Si nuestra teoría es correcta, debería haber una relación simple entre la masa del agujero negro central y la velocidad o sigma de las estrellas en la galaxia circundante recién formada.

NARRADOR: Y esto es exactamente lo que se acaba de encontrar. Significa que la teoría de Silk y Rees puede ser correcta y si también es correcto que los agujeros negros supermasivos ayudaron a desencadenar la formación de estrellas, entonces debe significar que todos los agujeros negros gigantes y sus galaxias están conectados desde el nacimiento. Significa que la respuesta al misterio de la formación de galaxias puede estar en la creación de los agujeros negros supermasivos en su corazón.

LAURA FERRARESE: La implicación real de la relación es que todo lo que controló la formación de la galaxia y lo que controló la formación del agujero negro supermasivo es básicamente lo mismo, solo hay una cosa detrás de todo.

NARRADOR: El descubrimiento ha causado sensación. Los agujeros negros repentinamente supermasivos son una gran noticia en cosmología.

KARL GEBHARDT: Estoy muy emocionado de hablarles sobre algunos de los resultados en los que he estado trabajando estos últimos meses.

CIENTÍFICO: Creemos que la mayoría, y quizás todas, las galaxias contienen agujeros negros supermasivos en el & hellip

LAURA FERRARESE: Realmente hasta hace cinco años solo se consideraban rarezas, ya sabes, curiosidades muy exóticas y ciertamente fascinantes, pero realmente sin consecuencias y ahora sabemos que eso no es cierto. Los agujeros negros supermasivos son realmente el componente fundamental de las galaxias y deben tenerse en cuenta.

NARRADOR: La teoría y la observación juntas están llevando a los científicos a una nueva visión de la formación de galaxias. Todavía es solo una teoría y hay muchos detalles por resolver, pero si es cierto, entonces todo habría comenzado así. En el Universo temprano, una época de gas sin forma, cada nube de gas en remolino se habría convertido en una galaxia con un evento crucial: la creación de un agujero negro de alimentación voraz. El agujero negro habría comenzado inmediatamente a abrirse paso a través de la nube de gas. Esto habría provocado estallidos gigantes de formación estelar y la galaxia habría cobrado vida. Eventualmente, el agujero negro y su quásar habrían empujado al resto de la galaxia. Después de succionar su quásar y sin nada de qué alimentarse, el agujero negro se habría quedado oscuro y silencioso en el corazón de la galaxia. Entonces, un agujero negro supermasivo, una fuerza de destrucción terrible, también podría ser fundamental en la creación de nuestra galaxia. Sin embargo, no debe subestimarse su poder destructivo latente. De vuelta en Hawaii, Andrea Ghez ha hecho un nuevo descubrimiento. Ha descubierto una nueva fuente de luz en el centro de nuestra galaxia. Es posible que el agujero negro esté comenzando a alimentarse nuevamente.

ANDREA GHEZ: De repente vimos algo que parece una estrella, pero tal vez no sea una estrella, pero definitivamente es un objeto nuevo en nuestro mapa y lo interesante es que está ubicado donde creemos que está el agujero negro.

NARRADOR: Ghez piensa que este punto de luz podría ser algo asombroso.

ANDREA GHEZ: Una idea que me intriga particularmente en este momento es la idea de que quizás el agujero negro se esté alimentando más en este momento.

NARRADOR: Un agujero negro supermasivo silencioso puede comenzar a alimentarse nuevamente en cualquier momento. La luz podría provenir de gas caliente que es absorbido por el agujero negro. Si esta luz fuera solo otra estrella, estaría dando vueltas con las demás. Si es el agujero negro en sí, entonces debería quedarse quieto. Entonces, para ver si se movía, Andrea le tomó dos fotografías, una en mayo y otra en julio.

ANDREA GHEZ: Si pasamos de un lado a otro entre los dos, puedes ver la nueva fuente. También puede ver que las otras estrellas que dijimos que son estrellas de alta velocidad se mueven.

NARRADOR: Aunque las estrellas a su alrededor se mueven, la nueva fuente permanece quieta. Esto sugiere que la luz proviene del mismo centro de la galaxia, el agujero negro supermasivo en sí.Andrea piensa que la luz que ve proviene del gas caliente succionado por el vórtice del agujero negro. Entonces, si nuestro agujero negro ha comenzado a alimentarse nuevamente, ¿podría esto afectar a la Tierra a pesar de que estamos a 24,000 años luz de distancia?

ANDREA GHEZ: No corremos absolutamente ningún peligro de ser devorados por el agujero negro supermasivo y, de hecho, si creemos que el agujero negro está pasando por una alimentación un poco más grande en este momento, es diminuto, es diminuto en comparación con otras galaxias, las galaxias lo están haciendo, de hecho, sigue siendo un agujero negro muy silencioso. A pesar de que podría haber nuevas emisiones, sigue siendo extremadamente baja.

NARRADOR: Nuestro agujero negro es simplemente el equivalente a un pequeño refrigerio, alimentándose de una brizna de gas que se ha desviado demasiado cerca. El agujero negro dejó de crecer hace miles de millones de años. Solo una gran catástrofe podría hacer que se disparara de nuevo, algo lo suficientemente violento como para arrojar estrellas desde la seguridad del borde de nuestra galaxia a su corazón mortal y ahora sabemos que algún día esta catástrofe podría suceder. En enero de este año, John Dubinski se propuso calcular el destino final de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y el de nuestro vecino más cercano, Andrómeda.

PROFE. JOHN DUBINSKI (Universidad de Toronto): La galaxia de Andrómeda en realidad está cayendo hacia la Vía Láctea, lo que significa que probablemente tendrán un encuentro cercano en algún momento en el futuro.

NARRADOR: En este momento, Andrómeda se está moviendo hacia nosotros a 400.000 kilómetros por hora y los científicos creen que algún día nos golpeará. Entonces Dubinski decidió averiguar qué nos sucederá dentro de 3.000 millones de años, cuando las dos galaxias finalmente choquen. Después de un largo y complejo cálculo, el resultado fue una vívida imagen de la inminente colisión. Una predicción detallada de cómo terminará la Vía Láctea.

JOHN DUBINSKI: Las nubes de gas chocan entre sí a estas enormes velocidades, cientos de kilómetros por segundo, y eso básicamente crea grandes ondas de choque que se mueven a través del gas y lo calientan a una gran temperatura.

NARRADOR: En el corazón de esta vorágine, el gas hirviendo es lanzado hacia los dos agujeros negros convergentes. Esto inicia un violento frenesí de alimentación dual cuando los dos monstruos se acercan en espiral.

JOHN DUBINSKI: Y, finalmente, esos dos agujeros negros independientes con sus discos de acreción se unirán en espiral, se fusionarán y formarán un agujero negro aún más masivo.

NARRADOR: Dubinski descubrió que esta violenta colisión sacaría de órbita a la Tierra y su Sistema Solar. Nos esperan dos posibles destinos. Si estamos en un lado de la galaxia cuando ocurre este choque, podríamos ser arrojados al vacío del espacio, si tenemos suerte.

JOHN DUBINSKI: La segunda posibilidad es que estemos en el otro lado de la galaxia en el momento de la colisión, en cuyo caso podríamos ser arrojados directamente al centro de este caos.

NARRADOR: En el centro activo de la galaxia fusionada, el enorme agujero negro que se alimenta provocará explosiones estelares gigantes y supernovas. Esta es una mala noticia para la Tierra.

JOHN DUBINSKI: Podría haber una catástrofe horrible. La onda de radiación de la onda expansiva de la supernova golpearía la atmósfera y la herviría en un instante, por lo que la atmósfera desaparecería, los mares hervirían hacia el espacio y la Tierra se tostaría.


Últimas noticias de astronomía: ¡cómo se forman los agujeros negros supermasivos!

Un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de Cardiff dice que están más cerca de comprender cómo nace un agujero negro supermasivo (SMBH) gracias a una nueva técnica que les ha permitido acercarse a uno de estos enigmáticos objetos cósmicos con un detalle sin precedentes.

Los científicos no están seguros de si las SMBH se formaron en condiciones extremas poco después del Big Bang, en un proceso denominado "colapso directo", o si se cultivaron mucho más tarde a partir de agujeros negros "semilla" como resultado de la muerte de estrellas masivas.

Si el primer método fuera cierto, las SMBH nacerían con masas extremadamente grandes, cientos de miles a millones de veces más masivas que nuestro Sol, y tendrían un tamaño mínimo fijo.

Si esto último fuera cierto, las SMBH comenzarían siendo relativamente pequeñas, alrededor de 100 veces la masa de nuestro Sol, y comenzarían a crecer con el tiempo al alimentarse de las estrellas y las nubes de gas que viven a su alrededor.

Los astrónomos se han esforzado durante mucho tiempo por encontrar las SMBH de menor masa, que son los eslabones faltantes necesarios para descifrar este problema.

La famosa imagen de Supermassive Black Hole M87 & # 8211 esto no es un & # 8220quiet & # 8221 Black Hole. Créditos: colaboración de Event Horizon Telescope et al.

En un estudio publicado hoy, el equipo dirigido por Cardiff ha superado los límites, revelando una de las SMBH de menor masa jamás observadas en el centro de una galaxia cercana, con un peso de menos de un millón de veces la masa de nuestro sol.

El SMBH vive en una galaxia que se conoce familiarmente como "El fantasma de Mirach", debido a su proximidad a una estrella muy brillante llamada Mirach, lo que le da una sombra fantasmal.

Los hallazgos se realizaron utilizando una nueva técnica con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), un telescopio de última generación situado en lo alto de la meseta de Chajnantor en los Andes chilenos que se utiliza para estudiar la luz de algunas de las zonas más frías. objetos en el Universo.

"El SMBH en Mirach's Ghost parece tener una masa dentro del rango predicho por los modelos de 'colapso directo'", dijo el Dr. Tim Davis de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff.

“Sabemos que actualmente está activo y traga gas, por lo que algunos de los modelos más extremos de 'colapso directo' que solo producen SMBH muy masivos no pueden ser ciertos.

"Esto por sí solo no es suficiente para diferenciar definitivamente entre la imagen de la 'semilla' y el 'colapso directo'. Necesitamos entender las estadísticas para eso, pero este es un gran paso en la dirección correcta".

Los agujeros negros son objetos que se han derrumbado bajo el peso de la gravedad, dejando atrás regiones del espacio pequeñas pero increíblemente densas de las que nada puede escapar, ni siquiera la luz.

Un SMBH es el tipo de agujero negro más grande que puede tener cientos de miles, si no miles de millones, de veces la masa del Sol.

Se cree que casi todas las galaxias grandes, como nuestra propia Vía Láctea, contienen un SMBH ubicado en su centro.

“Las SMBH también se han encontrado en galaxias muy distantes, ya que aparecieron unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang”, dijo el Dr. Marc Sarzi, miembro del equipo del Dr. Davis del Observatorio y Planetario Armagh.

& # 8220Buscar los Agujeros Negros Supermasivos más pequeños en las galaxias cercanas podría & # 8230 ayudarnos a revelar cómo [ellos] comienzan. & # 8221 & # 8211 Dr. Marc Sarzi, Observatorio y Planetario de Armagh

"Esto sugiere que al menos algunas SMBH podrían haber crecido mucho en muy poco tiempo, lo que es difícil de explicar según los modelos de formación y evolución de galaxias".

"Todos los agujeros negros crecen a medida que se tragan nubes de gas e interrumpen las estrellas que se acercan demasiado a ellos, pero algunos tienen vidas más activas que otros".

"Buscar las SMBH más pequeñas en las galaxias cercanas", continuó el Dr. Sarzi, "podría ayudarnos a revelar cómo comienzan las SMBH"

En su estudio, el equipo internacional utilizó técnicas completamente nuevas para acercarse más al corazón de una pequeña galaxia cercana, llamada NGC404, que nunca antes, lo que les permitió observar las nubes de gas arremolinadas que rodeaban al SMBH en su centro.

El telescopio ALMA permitió al equipo resolver las nubes de gas en el corazón de la galaxia, revelando detalles de solo 1,5 años luz de diámetro, lo que lo convierte en uno de los mapas de gas de mayor resolución jamás hechos de otra galaxia.

Ser capaz de observar esta galaxia con una resolución tan alta permitió al equipo superar una década de resultados contradictorios y revelar la verdadera naturaleza del SMBH en el centro de la galaxia.

"Nuestro estudio demuestra que con esta nueva técnica realmente podemos comenzar a explorar tanto las propiedades como los orígenes de estos misteriosos objetos", continuó el Dr. Davis.

"Si hay una masa mínima para un agujero negro supermasivo, todavía no la hemos encontrado".

Los resultados del estudio se han publicado hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Cómo nacieron los primeros agujeros negros supermasivos del universo

El enorme agujero negro que se muestra a la izquierda en este dibujo puede crecer rápidamente a medida que la intensa radiación de una galaxia cercana detiene la formación de estrellas en su galaxia anfitriona. Crédito de la imagen: John Wise, Georgia Tech.

Los agujeros negros supermasivos viven en el centro de galaxias muy grandes, incluida nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Cómo surgieron estos agujeros negros gigantes ha dejado perplejos a los astrofísicos durante mucho tiempo.

Un nuevo modelo teórico desarrollado por el investigador de la Universidad de la Ciudad de Dublín, John Regan, y sus coautores proporciona una solución convincente al utilizar la radiación de galaxias vecinas como catalizador para la formación de semillas de agujeros negros supermasivos.

“Comprender cómo se forman los agujeros negros supermasivos nos dice cómo se forman y evolucionan las galaxias, incluida la nuestra, y, en última instancia, nos dice más sobre el universo en el que vivimos”, dijo el Dr. Regan.

En simulaciones por computadora, él y sus colegas muestran que un agujero negro puede crecer rápidamente en el centro de una protogalaxia si una protogalaxia cercana emite suficiente radiación para apagar su capacidad de formar estrellas.

Así deshabilitada, la protogalaxia huésped crece hasta su eventual colapso, formando un agujero negro que se alimenta del gas restante, y más tarde, polvo, estrellas moribundas y posiblemente otros agujeros negros, para volverse súper gigantes.

"Cuando las protogalaxias están muy próximas, el poderoso campo de radiación de una protogalaxia esteriliza a la otra, lo que inhabilita su capacidad para formar estrellas", explicaron los científicos.

"Sin embargo, la galaxia esterilizada continúa creciendo en masa, alcanzando rápidamente un umbral crítico más allá del cual la formación de un agujero negro masivo es inevitable".

"Estos agujeros negros masivos continúan reuniendo cualquier material que entre en su radio, incluidos otros agujeros negros y estrellas".

“Los más voraces aumentan su masa en un factor de casi un millón y son estos agujeros negros los que vemos como quásares brillando a lo largo del Universo”, dijeron.

"La galaxia cercana no puede estar demasiado cerca o demasiado lejos, y como el principio Ricitos de Oro, demasiado caliente o demasiado fría", señaló el miembro del equipo, el Dr. John Wise, de Georgia Tech.

"El colapso de la galaxia y la formación de un agujero negro de un millón de masas solares lleva 100.000 años y # 8212 un destello en el tiempo cósmico", agregó el miembro del equipo, el profesor Zoltan Haiman, de la Universidad de Columbia.

“Unos cientos de millones de años después, se ha convertido en un agujero negro supermasivo de mil millones de masas solares. Esto es mucho más rápido de lo que esperábamos ".

Los hallazgos del equipo se publicaron en línea el 13 de marzo en la revista Astronomía de la naturaleza.

Los investigadores esperan poner a prueba su teoría cuando el telescopio espacial James Webb de la NASA, el sucesor del Hubble, se conecte el próximo año y transmita imágenes del Universo temprano.

John A. Regan et al. 2017. Formación rápida de agujeros negros masivos en las proximidades de protogalaxias embrionarias. Astronomía de la naturaleza 1, número de artículo: 0075 doi: 10.1038 / s41550-017-0075


Las estrellas primordiales colosales pueden haber sembrado agujeros negros supermasivos

Se cree que los agujeros negros supermasivos que acechan en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, crecieron tanto al engullir materia durante miles de millones de años. Pero un nuevo estudio sugiere que pueden haber tomado un atajo, comenzando la vida como una hipotética estrella supermasiva primordial mucho más grande que cualquiera de las que existen hoy en día, que explotó en una supernova colosal. Y pronto podremos detectar las sobras.

Los agujeros negros se dividen principalmente en dos clases distintas, según su masa. Están los agujeros negros de masa estelar, con masas entre unas cinco y unas pocas docenas de veces la del Sol. Estos se forman cuando ciertas estrellas agotan su suministro de combustible y colapsan sobre sí mismas. En el otro extremo de la escala hay agujeros negros supermasivos, con masas de millones o incluso miles de millones de soles.

En general, se piensa que el primero se convierte en el segundo durante miles de millones de años, a medida que devoran polvo, gas, estrellas, planetas, otros agujeros negros y cualquier otra cosa que se acerque demasiado. Esa hipótesis está respaldada por la creciente evidencia de una nueva clase llamada agujeros negros de masa intermedia, con masas entre 100 y 10,000 veces la del Sol.

Desafortunadamente, la historia no es tan simple. Las primeras estrellas parecen tener un máximo de entre 100 y 200 masas solares, y si colapsan en agujeros negros, necesitarían tragar grandes cantidades de materia durante mucho tiempo para convertirse en monstruos supermasivos. En muchos casos, simplemente no hay suficiente "comida" alrededor. Además, las observaciones han demostrado que estos gigantescos agujeros negros aparecieron bastante temprano en la vida útil del universo, por lo que, literalmente, no debería haber tenido tiempo suficiente para que crecieran tanto a través de este método.

La historia del origen de los agujeros negros supermasivos está siendo investigada intensamente por los astrónomos, pero una posibilidad intrigante es que tomaron un atajo, naciendo de estrellas "supermasivas" con masas en el reino de decenas de miles de soles. Estas bestias absolutas serían mucho más masivas que cualquier estrella que hayamos visto, y dado que la física podría no coincidir, su existencia es discutible. Sin embargo, serían una explicación conveniente.

"Puede haber una pequeña cantidad de las primeras estrellas en el universo temprano con decenas de miles de masas solares", dice Ke-Jung Chen, autor del estudio. "Es probable que sean los progenitores de los agujeros negros supermasivos en las galaxias. , porque cuanto más masiva es la semilla del agujero negro, más eficiente es tragar la materia circundante. ¡Los agujeros negros no necesitan mantener una alta tasa de acreción para crecer rápidamente! "

La parte complicada es encontrar evidencia directa de ellos, porque si existieran, probablemente todos se habrían derrumbado en agujeros negros hace miles de millones de años. La mayoría de los defensores de la teoría de las estrellas supermasivas predicen que colapsarían directamente, sin convertirse en supernovas, pero Chen no está de acuerdo.

En un artículo de 2014, Chen describió un modelo de cómo una estrella supermasiva primordial de alrededor de 55.000 masas solares podría sufrir una supernova causada por la quema explosiva de helio. En el nuevo estudio, Chen y su equipo simularon la dinámica de radiación de este tipo de evento y encontraron que deberían emitir un resplandor luminoso durante décadas después del evento. Esto parecería extremadamente rojo gracias al fenómeno del corrimiento al rojo, donde la expansión del universo estira las longitudes de onda de la luz hacia el extremo rojo del espectro.

Lo más interesante es que esto debería ser visible en estudios de infrarrojo cercano como el próximo telescopio espacial James Webb. Esto, dice el equipo, significa que pronto podríamos detectar el resplandor de estas supernovas estelares supermasivas y validar la hipótesis.

O tal vez no encontremos nada y podamos tacharlos de la lista. De cualquier manera, es otra razón para estar entusiasmado con el lanzamiento del tan esperado sucesor del Hubble.

La investigación fue publicada en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.


27: Galaxias activas, quásares y agujeros negros supermasivos

  • Contribuido por Andrew Fraknoi, David Morrison y Wolff et al.
  • Obtenido de OpenStax

Durante la primera mitad del siglo XX, los astrónomos vieron el universo de las galaxias como un lugar mayoritariamente pacífico. Asumieron que las galaxias se formaron hace miles de millones de años y luego evolucionaron lentamente a medida que las poblaciones de estrellas dentro de ellas se formaban, envejecían y morían. Ese plácido cuadro cambió por completo en las últimas décadas del siglo XX.

Hoy en día, los astrónomos pueden ver que el universo a menudo está conformado por eventos violentos, incluidas explosiones cataclísmicas de supernovas, colisiones de galaxias enteras y la tremenda efusión de energía a medida que la materia interactúa en el entorno que rodea a agujeros negros muy masivos. El evento clave que comenzó a cambiar nuestra visión del universo fue el descubrimiento de una nueva clase de objetos: los cuásares.

  • 27.1: Cuásares Los primeros quásares descubiertos parecían estrellas pero tenían una fuerte emisión de radio. Sus espectros de luz visible al principio parecían confusos, pero luego los astrónomos se dieron cuenta de que tenían desplazamientos al rojo mucho más grandes que las estrellas. Los espectros de cuásares obtenidos hasta ahora muestran corrimientos al rojo que van desde el 15% hasta más del 96% de la velocidad de la luz. Las observaciones con el telescopio espacial Hubble muestran que los cuásares se encuentran en el centro de las galaxias y que tanto las espirales como las elípticas pueden albergar cuásares.
  • 27.2: Agujeros negros supermasivos: lo que realmente son los quásares Tanto los núcleos galácticos activos como los cuásares obtienen su energía del material que cae y forma un disco de acreción caliente alrededor de un enorme agujero negro. Este modelo puede explicar la gran cantidad de energía emitida y el hecho de que la energía se produce en un volumen de espacio relativamente pequeño. También puede explicar por qué los chorros que provienen de estos objetos se ven en dos direcciones: esas direcciones son perpendiculares al disco de acreción.
  • 27.3: Los cuásares como sondas de evolución en el universo Los cuásares y las galaxias se afectan entre sí: la galaxia suministra combustible al agujero negro, y el cuásar calienta e interrumpe las nubes de gas en la galaxia. El equilibrio entre estos dos procesos probablemente ayude a explicar por qué el agujero negro parece tener siempre aproximadamente 1/200 de la masa del abultamiento esférico de estrellas que rodea al agujero negro. Los cuásares eran mucho más comunes hace miles de millones de años de lo que son ahora, y los astrónomos especulan que marcan una etapa temprana en la formación de galaxias.
  • 27.E: Galaxias activas, quásares y agujeros negros supermasivos (ejercicios)

Miniaturas: La imagen más profunda del cielo en luz visible (izquierda) muestra un gran número de galaxias en una pequeña porción de cielo, solo 1/100 del área de la Luna llena (crédito modificación del trabajo de NASA, ESA, H. Teplitz y M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Universidad Estatal de Arizona) y Z. Levay (STScI)).


Un nuevo estudio dice que no todos los agujeros negros comenzaron su vida como estrellas

Por Nicole Karlis - Keith A. Spencer
Publicado el 30 de junio de 2019 10:00 AM (EDT)

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Los astrofísicos han encontrado evidencia indirecta con respecto a la formación de agujeros negros que, si se confirma, podría alterar nuestra comprensión de estos fenómenos estelares.

Un artículo publicado en Astrophysical Journal Letters por los investigadores Shantanu Basu y Arpan Das de la Universidad de Western Ontario proporciona evidencia de que es posible que se formen agujeros negros supermasivos sin que una estrella muy grande implosione. Más bien, el estudio dice que algunos agujeros negros supermasivos crecen muy rápido en un período de tiempo muy corto y luego dejan de crecer repentinamente. El nuevo modelo proporciona a los científicos una explicación sobre cómo se formaron los agujeros negros durante las primeras etapas de nuestro universo.

"Esta es una evidencia de observación indirecta de que los agujeros negros se originan a partir de colapsos directos y no de restos estelares", dijo Basu, profesor de astronomía en la Universidad de Western Ontario, en un comunicado de prensa.

La mayoría de los agujeros negros que conocemos se crean en el corazón de estrellas muy grandes, muchas masas más grandes que nuestro sol. Las estrellas, por definición, fusionan núcleos atómicos más pequeños en otros más pesados, en procesos que crean núcleos sucesivamente más grandes y más pesados ​​dentro de la estrella. En una estrella suficientemente masiva con un núcleo muy denso, la fuerza gravitacional eventualmente vencerá a las otras fuerzas repelentes que mantienen los núcleos separados, lo que resultará en un colapso espontáneo en un solo punto cuya velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz - por definición, un agujero negro.

Dichos colapsos suelen ir acompañados de una explosión masiva acompañante de la capa exterior de gas y polvo de dicha estrella. Estas explosiones crean nebulosas estelares a partir de las cuales se forman nuevas estrellas y sistemas solares (incluido el nuestro).

Pero la existencia de agujeros negros supermasivos, aquellos más allá de diez o veinte veces la masa de nuestro sol, planteó un problema para los astrónomos. ¿Cómo se formaron, si no a partir de una sola estrella que colapsaba? El escenario de "colapso directo", del que Basu y Das proporcionan evidencia, sugiere que es posible para una gran cantidad de gas y polvo interestelar (no una estrella) para ser empujada espontáneamente hacia un agujero negro increíblemente masivo, uno mucho más grande que los creados por estrellas individuales que se convierten en supernovas.

El astrónomo Ethan Siegel explicó el proceso teórico del colapso directo en un artículo de Forbes anteriormente:

Una región del espacio colapsa para formar estrellas, mientras que una región cercana del espacio también ha sufrido un colapso gravitacional, pero aún no ha formado estrellas.

La región con estrellas emite una intensa cantidad de radiación, donde la presión de los fotones evita que el gas de la otra nube se fragmente en estrellas potenciales.

La propia nube continúa colapsando, de manera monolítica. Expulsa energía (radiación) mientras lo hace, pero sin estrellas en su interior.

Cuando se cruza un umbral crítico, esa enorme cantidad de masa, tal vez cientos de miles o incluso millones de veces la masa de nuestro Sol, colapsa directamente para formar un agujero negro.

A partir de esta semilla temprana masiva, es fácil obtener agujeros negros supermasivos simplemente por la física de la gravitación, la fusión, la acreción y el tiempo.

"Los agujeros negros supermasivos solo tuvieron un corto período de tiempo en el que pudieron crecer rápidamente y luego, en algún momento, debido a toda la radiación en el universo creada por otros agujeros negros y estrellas, su producción se detuvo", dijo Basu. . "Ese es el escenario de colapso directo".

Durante los últimos diez años, se han descubierto varios agujeros negros supermasivos que tienen mil millones de veces más masa que el sol. Se cree que estos agujeros negros supermasivos aparecieron en nuestro universo 800 millones de años después del Big Bang, comparativamente bastante rápido, dado que no se cree que las galaxias hayan comenzado a formarse hasta mil millones de años después del Big Bang. Estos dos hechos están aparentemente relacionados, ya que se cree que todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro alrededor del cual orbitan el resto de los objetos de la galaxia.

Estos agujeros negros del universo temprano han desafiado nuestra comprensión de su formación y crecimiento en el universo. En marzo, los astrónomos anunciaron que habían descubierto 83 nuevos agujeros negros supermasivos en el universo temprano, lo que representa una época en la que el universo tenía menos de 2 mil millones de años.

Ha sido un gran año para la investigación de los agujeros negros. El 10 de abril, Event Horizon Telescope Collaboration (EHT) presentó la primera imagen directa de un agujero negro. El compuesto borroso encarna más de dos siglos de avances en matemáticas, ciencia y electrónica. Antes de la imagen, solo estaban disponibles ilustraciones artísticas para representar las misteriosas singularidades que deforman el continuo espacio-tiempo en virtud de sus enormes masas, produciendo tal fuerza gravitacional que ni siquiera la luz puede escapar.

Nicole Karlis

Nicole Karlis es escritora de plantilla en Salon. Envíele un tweet a @nicolekarlis.

Keith A. Spencer

Keith A. Spencer es editor senior de Salon. Maneja la cobertura de ciencia, tecnología, economía y salud de Salon. Su libro, "Una historia popular de Silicon Valley: cómo la industria tecnológica explota a los trabajadores, erosiona la privacidad y socava la democracia", fue publicado en 2018. Síguelo en Twitter en @keithspencer, o en Facebook aquí.

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Por primera vez, & # 8217 hemos visto un agujero negro nacer silenciosamente & # 8212 no se requiere supernova

Los astrónomos, por primera vez en la historia, han sido testigos de una estrella moribunda convirtiéndose en un agujero negro. ¿La parte sorprendente? Esta ocasión trascendental no estuvo marcada por una supernova ardiente.

El caparazón en expansión (de izquierda a derecha) de una nova supergigante roja fallida.
Créditos de imagen de la NASA.

La estrella del espectáculo es / era N6946-BH1, un cuerpo estelar masivo unas 25 veces nuestro propio sol. Solía ​​residir a unos 22 millones de años luz de distancia en la galaxia NGC 6946 o & # 8220Fireworks Galaxy & # 8221, llamada así por sus espectaculares y frecuentes episodios de actividad de supernova. A partir de 2009, N6946-BH1 comenzó a brillar ligeramente y en 2005 parecía haber desaparecido por completo.

Para averiguar qué le sucedió a la estrella, un equipo de investigadores dirigido por Christopher Kochanek, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Ohio y el Académico Eminente de Ohio en Cosmología Observacional, señaló el fin comercial del Gran Telescopio Binocular (LBT) en NGC 6946 , para captar cualquier radiación infrarroja que emana de la estrella. No encontraron & # 8217t la estrella & # 8212, sino que se sorprendieron al ver que un agujero negro había aparecido silenciosamente después de que NGC 6946 desapareciera.

Saliendo sin una explosión

Kochanek lidera un equipo de astrónomos que han pasado los últimos 7 años hurgando en el espacio con el LBT en busca de & # 8220 colapsos de estrellas masivas que forman agujeros negros sin novas luminosas & # 8221, pero esta es la primera que han identificado.

Después de que NGC 6946 se extinguió, entrenaron el telescopio espacial Hubble y la mirada # 8217 hacia su ubicación para ver si simplemente se atenuó por debajo de los niveles visibles, y el telescopio espacial Spitzer para ver si hay & # 8217s alguna radiación infrarroja saliendo de ese punto & # 8212 lo que habría sido una señal de que la estrella estaba oscurecida por un polvo o una nube de gas.

Todas las lecturas resultaron negativas, por lo que, a todos los efectos, los instrumentos informaron que no había ninguna estrella en el lugar donde solía estar N6946-BH1. A través de un proceso de eliminación, el equipo finalmente concluyó que la estrella se había colapsado en un agujero negro debajo de nuestras narices.

No sabemos exactamente cómo podría tener lugar esta transición sin que también se produzca una supernova. Así que tampoco sabemos con qué frecuencia sucede, pero Scott Adams, primer autor y ex estudiante de Ohio State que obtuvo su doctorado. con el papel, pudo hacer una estimación preliminar.

& # 8220N6946-BH1 es la única supernova probablemente fallida que encontramos en los primeros siete años de nuestra encuesta. Durante este período, se han producido seis supernovas normales dentro de las galaxias que hemos estado monitoreando, lo que sugiere que entre el 10 y el 30 por ciento de las estrellas masivas mueren como supernovas fallidas ”, dijo.

Claro, es una estimación aproximada, pero hasta que podamos detectar más agujeros negros formándose de esta manera, es una buena pauta.

Bebés sigilosos

Estos agujeros negros sin novas son el resultado de lo que el equipo quería descubrir en primer lugar. Se propusieron comprender cómo los agujeros negros masivos (# 8212 del tipo que el experimento LIGO detectó a través de ondas gravitacionales) podrían formarse a raíz de las supernovas.

Mira, cuando lo piensas, las supernovas son una forma muy ineficiente, casi contraria a la intuición, de formar un agujero negro. Durante una supernova, una estrella volará gran parte de sus capas externas y una porción significativa de su masa & # 8212 y cuanto más grande es la estrella, más masa expulsa. Por lo tanto, necesita una estrella verdaderamente gorda, en los extremos superiores de la escala supergigante roja, para suministrar las ridículas cantidades de materia necesarias para una supernova y aún tener suficiente para un agujero negro masivo del tipo que LIGO detectó.

Pero hay una falta marcada de "progenitores SN de supergigantes rojos de gran masa", señalan los autores, lo que significa que no vemos realmente ningún agujero negro que se forme después de que estas estrellas exploten. Ser testigo de este nacimiento silencioso podría ayudar a explicar por qué rara vez se ven supernovas en esas estrellas, dijo Kochanek, al tiempo que explica por qué hay tantos agujeros negros grandes alrededor. El equipo estima que hasta el 30% de estas estrellas podrían colapsar silenciosamente en agujeros negros sin que ocurra ninguna supernova.

& # 8220 La visión típica es que una estrella puede formar un agujero negro sólo después de convertirse en supernova, & # 8221 Kochanek.

& # 8220Si una estrella puede quedarse corta de una supernova y aún así crear un agujero negro, eso ayudaría a explicar por qué no vemos supernovas de las estrellas más masivas. & # 8221

El equipo concluye que si se confirma que N6946-BH1 es una supernova fallida, explicaría la falta de agujeros negros de origen supergigante rojo, así como la forma en que algunos de los más masivos se formaron en primer lugar.

El artículo completo & # 8220La búsqueda de supernovas fallidas con el Large Binocular Telescope: restricciones de 7 años de datos & # 8221 ha sido publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


¿Alguna estrella puede formar agujeros negros supermasivos? - Astronomía

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La ciencia está experimentando una explosión de datos y la astronomía está liderando el camino. Los telescopios modernos producen terabytes de datos por observación, y las simulaciones necesarias para modelar nuestro Universo observable empujan a las supercomputadoras al límite. Para analizar estos datos, los científicos deben poder pensar de manera computacional para resolver problemas. En este curso, investigará los desafíos de trabajar con grandes conjuntos de datos: cómo implementar algoritmos que funcionen, cómo usar bases de datos para administrar sus datos y cómo aprender de sus datos con herramientas de aprendizaje automático. La atención se centra en las habilidades prácticas: todas las actividades se realizarán en Python 3, un lenguaje de programación moderno utilizado en toda la astronomía. Independientemente de si ya eres científico, estás estudiando para convertirte en uno o simplemente estás interesado en cómo funciona la astronomía moderna "bajo el capó", este curso te ayudará a explorar la astronomía: desde planetas hasta púlsares y agujeros negros. Esquema del curso: Semana 1: Pensar en datos - Principios del pensamiento computacional - Descubrir púlsares en imágenes de radio Semana 2: Big data ralentiza las cosas - Cómo calcular la complejidad temporal de los algoritmos - Explorar los agujeros negros en los centros de galaxias masivas Semana 3: Consultar datos usando SQL - Cómo usar bases de datos para analizar sus datos - Investigar exoplanetas en otros sistemas solares Semana 4: Administrar sus datos - Cómo configurar bases de datos para administrar sus datos - Explorar el ciclo de vida de las estrellas en nuestro Galaxy Semana 5: Aprender de los datos: regresión - Usar herramientas de aprendizaje automático para investigar sus datos - Calcular los desplazamientos al rojo de galaxias distantes Semana 6: Aprender de los datos: clasificación - Usar herramientas de aprendizaje automático para clasificar sus datos - Investigar diferentes tipos de galaxias Cada semana también tendrá un entrevista con un experto en astronomía basado en datos. Tenga en cuenta que se asume cierto conocimiento de Python, incluidas las variables, las estructuras de control, las estructuras de datos, las funciones y el trabajo con archivos.

Получаемые навыки

Programación Python, Aprendizaje automático, Aprendizaje automático aplicado, SQL

Рецензии

Este es un gran curso para cualquiera que desee hacer ciencia de datos con conjuntos de datos astronómicos. Las conferencias son claras e interesantes y las actividades están bien estructuradas. ¡Realmente disfruté este curso!

Gran curso con un buen equilibrio de código y las recompensas que se obtienen al comprender cómo funciona el código, demostró ser una excelente introducción a la astronomía y un generador de confianza en Python.

Los macrodatos ralentizan las cosas

En este módulo exploramos la idea de escalar su código. Algunos algoritmos escalan bien a medida que aumenta su conjunto de datos, pero otros se vuelven increíblemente lentos. Analizamos algunas de las razones de esto y usamos el ejemplo de catálogos astronómicos de comparación cruzada para demostrar qué tipo de mejoras puede realizar.

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Tara Murphy

Simon Murphy

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[MÚSICA] Si miras hacia arriba en una noche despejada, puedes ver las estrellas esparcidas por el cielo en todas direcciones, a menos que estés en la ciudad, en cuyo caso tienes la suerte de ver alguna estrella. Pero si tienes la suerte de estar en un lugar oscuro lejos de las luces de la ciudad, es posible que incluso veas la franja de la Vía Láctea que se extiende de un horizonte a otro. Este es el disco de nuestra propia galaxia donde la concentración de estrellas es tan densa que aparece como una banda de luz lechosa ya que nuestros ojos no pueden distinguir las estrellas individuales. Pero lo que vemos con nuestros ojos es solo una pequeña parte de la imagen completa. Nuestros ojos solo pueden detectar la luz y la parte visible del espectro electromagnético. ¿Cómo sería el cielo si nuestros ojos pudieran ver ondas de radio o rayos X? Las galaxias no solo están formadas por estrellas, también contienen una gran cantidad de gas y polvo, y en el corazón de todas las grandes galaxias, un agujero negro supermasivo, millones o incluso miles de millones de veces la masa de nuestro sol, comprimida en un espacio. más pequeño que nuestro sistema solar. Aunque son muy pequeños en comparación con la escala de una galaxia completa, estos agujeros negros pueden tener un gran impacto en el crecimiento y la formación de la galaxia. En los casos en que hay mucho gas en la región central de la galaxia, este material puede acumularse en el agujero negro a través de un disco de acreción, liberando mucha energía en el proceso. Esto es lo que llamamos Núcleo Galáctico Activo o AGN. La radiación producida por el AGN es tan brillante que puede eclipsar a toda la galaxia, produciendo mucha más energía que todas las estrellas de la galaxia & # x27s juntas. El proceso de acreción también puede formar grandes chorros de fuertes campos magnéticos que emanan de alrededor del agujero negro. Y los electrones que se mueven rápidamente en espiral alrededor de estos campos magnéticos producen enormes cantidades de emisiones de radio. Estos chorros de radio pueden crecer hasta alcanzar tamaños enormes, a veces extendiéndose mucho más allá de la galaxia hasta alcanzar millones de años luz de diámetro. También pueden proporcionar información sobre la actividad pasada del agujero negro central. De manera similar a cómo las diferentes capas de roca y sedimento en la superficie de la tierra y # x27s pueden proporcionar información sobre los entornos geológicos pasados, las diferentes épocas de actividad de acreción están marcadas en la estructura de los radiochorros. Sin embargo, no todas las galaxias tienen AGN y no todas las AGN producen chorros de radio. De hecho, solo alrededor del 10% de los núcleos galácticos activos producen chorros de radio. Descubrir qué causa un núcleo activo y por qué solo algunos de ellos tienen grandes chorros es una de las preguntas clave sin respuesta sobre la formación de galaxias. El estudio de estas galaxias en diferentes partes del espectro electromagnético nos brinda información complementaria sobre diferentes partes de los núcleos galácticos activos. Por ejemplo, la radiación del disco de acreción es más brillante en longitudes de onda ópticas y ultravioleta. Mientras que la radiación infrarroja proviene de las regiones polvorientas que rodean el agujero negro. Los chorros producen muchas emisiones de radio y el gas caliente que rodea la región central del agujero negro puede producir emisiones de rayos X. Y para comprender completamente la física en juego en estas galaxias, necesitamos juntar toda esta información para obtener la imagen completa de AGN. [MÚSICA]


Noroeste ahora

Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Yusef-Zadeh et al. B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)

EVANSTON - En el centro de nuestra galaxia, en las inmediaciones de su agujero negro supermasivo, hay una región sacudida por poderosas fuerzas de marea y bañada por una intensa luz ultravioleta y radiación de rayos X. Estas duras condiciones, supusieron los astrónomos durante mucho tiempo, no favorecen la formación de estrellas, especialmente las estrellas de baja masa como nuestro sol.

Nuevas observaciones de la instalación de astronomía internacional ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) sugieren lo contrario, según hallazgos recientemente publicados, dirigidos por el astrónomo de la Universidad Northwestern Farhad Yusef-Zadeh.

ALMA ha revelado los signos reveladores de 11 estrellas de baja masa que se forman peligrosamente cerca, en tres años luz, del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, conocido por los astrónomos como Sagitario A * (Sgr A *). A esta distancia, las fuerzas de marea impulsadas por el agujero negro supermasivo deberían ser lo suficientemente enérgicas como para romper las nubes de polvo y gas antes de que puedan formar estrellas.

La presencia de estas protoestrellas recién descubiertas (la etapa de formación entre una densa nube de gas y una estrella joven y brillante) sugiere que las condiciones necesarias para el nacimiento de estrellas de baja masa pueden existir incluso en una de las regiones más turbulentas de nuestra galaxia y posiblemente en lugares similares en todo el universo.

"A pesar de todas las probabilidades, vemos la mejor evidencia hasta el momento de que las estrellas de baja masa se están formando sorprendentemente cerca del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea", dijo Zadeh, autor principal del artículo. "Este es un resultado realmente sorprendente y que demuestra cuán robusta puede ser la formación de estrellas, incluso en los lugares más improbables".

Los datos de ALMA también sugieren que estas protoestrellas tienen unos 6.000 años. "Esto es importante porque es la fase más temprana de formación estelar que hemos encontrado en este entorno altamente hostil", dijo Zadeh.

El equipo de investigadores identificó estas protoestrellas al ver los clásicos "lóbulos dobles" de material que rodean a cada una de ellas. Estas formas cósmicas parecidas a un reloj de arena señalan las primeras etapas de la formación estelar. Las moléculas, como el monóxido de carbono, en estos lóbulos brillan intensamente en una luz de longitud de onda milimétrica, que ALMA puede observar con notable precisión y sensibilidad.

Las protoestrellas se forman a partir de nubes interestelares de polvo y gas. Las densas bolsas de material en estas nubes colapsan bajo su propia gravedad y crecen al acumular más y más gas de formación de estrellas de sus nubes madre. Sin embargo, una parte de este material que cae nunca llega a la superficie de la estrella. En cambio, se expulsa como un par de chorros de alta velocidad desde los polos norte y sur de la protoestrella. Los entornos extremadamente turbulentos pueden interrumpir la procesión normal de material hacia una protoestrella, mientras que la radiación intensa, procedente de estrellas masivas cercanas y agujeros negros supermasivos, puede destruir la nube madre, frustrando la formación de todas las estrellas excepto las más masivas.

El centro galáctico de la Vía Láctea, con su agujero negro de cuatro millones de masas solares, se encuentra aproximadamente a 26.000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Sagitario. Grandes depósitos de polvo interestelar oscurecen esta región, ocultándola de los telescopios ópticos. Las ondas de radio, incluida la luz milimétrica y submilimétrica que ve ALMA, pueden penetrar este polvo, dando a los radioastrónomos una imagen más clara de la dinámica y el contenido de este entorno hostil.

Las observaciones anteriores de la región que rodea a Sgr A * por Zadeh y su equipo habían revelado múltiples estrellas infantiles masivas, pero el hallazgo no fue concluyente. Estos objetos, conocidos como proplyds, son características comunes en regiones de formación de estrellas más plácidas, como la Nebulosa de Orión. Las nuevas mediciones proporcionan evidencia más concluyente de la actividad de formación de estrellas jóvenes. Aunque el centro galáctico es un entorno desafiante para la formación de estrellas, es posible que núcleos particularmente densos de gas hidrógeno crucen el umbral necesario y forjen nuevas estrellas.

Sin embargo, las nuevas observaciones de ALMA revelaron algo aún más notable, señales de que se están formando 11 protoestrellas de baja masa en un parsec (escasos tres años luz) del agujero negro central de la galaxia. Zadeh y su equipo utilizaron ALMA para confirmar que las masas y las tasas de transferencia de impulso, la capacidad de los chorros de protoestrellas para atravesar el material interestelar circundante, son consistentes con las protoestrellas jóvenes que se encuentran en todo el disco de nuestra galaxia.

"Este descubrimiento proporciona evidencia de que la formación de estrellas está teniendo lugar dentro de nubes sorprendentemente cercanas a Sagitario A *", dijo Al Wootten del Observatorio Nacional de Radioastronomía en Charlottesville, Virginia, y coautor del artículo. "Aunque estas condiciones están lejos de ser ideales, podemos imaginar varios caminos para que emerjan estas estrellas".

Para que esto ocurra, las fuerzas externas tendrían que comprimir las nubes de gas cerca del centro de nuestra galaxia para superar la naturaleza violenta de la región y permitir que la gravedad tome el control y forme estrellas. Los astrónomos especulan que las nubes de gas de alta velocidad podrían ayudar en la formación de estrellas mientras se abren paso a través del medio interestelar. También es posible que los chorros del propio agujero negro se adentren en las nubes de gas circundantes, comprimiendo el material y provocando este estallido de formación estelar.

"El siguiente paso es mirar más de cerca para confirmar que estas estrellas recién formadas están orbitadas por discos de gas polvoriento", dijo Mark Wardle, astrónomo de la Universidad Macquarie en Sydney, Australia, y co-investigador del equipo. "Si es así, es probable que eventualmente se formen planetas a partir de este material, como es el caso de las estrellas jóvenes en el disco galáctico".

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.


Ver el vídeo: Documental - Agujeros negros supermasivos (Febrero 2023).