¿Qué activa a un agujero negro supermasivo?

Artículo publicado el 13 de julio de 2011 en la web de ESO

No son las colisiones entre galaxias, incluso en el denso Universo primordial.

Un nuevo estudio, que combina datos obtenidos con el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Cerro Paranal (Chile) y el observatorio espacial de rayos-X XMM-Newton de ESA, ha dado una gran sorpresa. Durante los últimos once mil millones de años, la mayoría de los enormes agujeros negros en los centros de las galaxias no fueron activados por la fusión entre galaxias, como se creía hasta ahora.

El campo de COSMOS © Crédito ESO


En el corazón de la mayoría las grandes galaxias yace un agujero negro supermasivo con una masa millones (o incluso miles de millones) de veces mayor que la masa de nuestro Sol. En muchas galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea, el agujero negro en el centro está quieto. Pero en otras, particularmente en los orígenes de la historia de nuestro Universo, el monstruo central está engullendo material que emite una intensa radiación al caer dentro del agujero negro.

Un misterio sin resolver es la procedencia del material que activa a un agujero negro dormido mediante violentos estallidos en el centro de la galaxia, convirtiéndola en lo que se conoce como núcleo galáctico activo. Hasta ahora, muchos astrónomos creían que la mayoría de estos núcleos activos fueron encendidos por dos galaxias que se fusionaron o que pasaron muy cerca una de otra, alterando el material que habría servido finalmente de combustible para el agujero negro central. Sin embargo, los nuevos resultados indican que esta idea no es correcta para muchas galaxias activas.

Viola Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik; Excellence Cluster Universe, Garching, Alemania) y un equipo internacional de científicos de la colaboración COSMOS lograron mirar en detalle más de 600 de estas galaxias activas en una parte de cielo extensamente estudiada, conocida como campo COSMOS. Como se esperaba, los astrónomos determinaron que lo núcleos galácticos activos extremadamente brillantes eran escasos, mientras que gran parte de las galaxias activas en los últimos once mil millones de años tenían un brillo moderado. Pero había una sorpresa; los nuevos datos mostraron que la gran mayoría de estas galaxias activas menos brillantes y más comunes no fueron encendidas por la fusión entre galaxias. Los resultados de este estudio serán publicados en la revista The Astrophysical Journal.

La presencia de núcleos galácticos activos se detecta por los rayos-X emitidos alrededor del agujero negro, captados por el observatorio espacial de rayos-X XMM-Newton de ESA. Estas galaxias fueron subsecuentemente observadas con el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Cerro Paranal (Chile), lo que permitió medir las distancias de estas galaxias. Al combinar las observaciones, el equipo fue capaz de crear un mapa tridimensional que muestra dónde yacen las galaxias activas.

“Nos costó más de cinco años, pero fuimos capaces de generar uno de los mayores y más completos inventarios de galaxias activas en rayos-X en el cielo”, dice Marcella Brusa, una de las autoras del estudio.

Los astrónomos pudieron usar este nuevo mapa para descubrir cómo estaban distribuidas las galaxias activas y comparar estos resultados con las predicciones teóricas. También fueron capaces de ver cómo cambió la distribución a lo largo de la vida del Universo – un extenso período que comienza hace once mil millones de años atrás y que termina casi en nuestros días.

El equipo detectó que los núcleos activos se encuentran mayormente en grandes galaxias masivas con mucha materia oscura. Esto fue una sorpresa que no coincidía con las predicciones teóricas – si la mayoría de los núcleos activos eran una consecuencia de fusiones y colisiones entre galaxias, lo esperable era encontrarlos en galaxias con masa moderada (un trillón de veces la masa del Sol). El equipo descubrió que la mayoría de los núcleos activos residen en galaxias con masas 20 veces mayores que el valor predicho por la teoría de fusiones.

“Estos nuevos resultados nos brindan una nueva visión sobre cómo los agujeros negros supermasivos comienzan a alimentarse”, dice Viola Allevato, autora principal del estudio. “Nos indican que los agujeros negros son normalmente alimentados por un proceso propio de la galaxia, como inestabilidades en el disco y estallidos estelares, en lugar de colisiones entre galaxias”.

Alexis Finoguenov, quien supervisó la investigación, concluye: “Incluso en el pasado distante, hace unos once mil millones de años atrás, las colisiones entre galaxias sólo pueden explicar un pequeño porcentaje de las galaxias activas con brillo moderado. En ese tiempo las galaxias estaban muy juntas, por lo que era esperable que las fusiones fueran más frecuentes que en pasado más reciente, por eso estos nuevos resultados son tan sorprendentes”.


Fecha Original: 13 de julio de 2011
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Comments (11)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado el 13 de julio de 2011 en la web de ESO No son las colisiones entre galaxias, incluso en el denso Universo primordial. Un nuevo estudio, que combina datos obtenidos con el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO…..

  2. Bueno, esto està bien, lo que no me cuadra es lo que dice “El equiipo detectò que los nucleos activos se encuentran mayormente en grandes galaxias masivas con mucha materia oscura”, es que el tema de la materia oscura no encaja aquì porque la misma todavìa no se se ha develado.

    • reneco

      A mi también me hizo salir del contexto del artículo el mencionar la materia oscura como si fuera algo completamente aceptado por la comunidad científica, lo otro es que cada vez me parece mas valida la analogía de una galaxia con la estructura de una célula con un núcleo que es el agujero negro central que al ser activado dispara masa que forma la galaxia, a su ves esta masa vuelve a activar el agujero negro cada cierto tiempo, pero esto está por verse y es una apreciación personal

  3. David

    Chicos, creo que lo que el artículo intenta explicar es que no se requiere de elementos externos a una galaxia para activar los agujeros negros supermasivos, que basta con las propias perturbaciones que se generan en la galaxia misma.

    Y lo de materia oscura, es refiriéndose a galaxias con “masa perdida”, que es la que no pueden detectar pero que explica la velocidad radial de giro acelerada. y para mí eso de materia oscura es una falla en el cálculo de la gravedad a distancias muy grandes, la verdad no creo que la gravedad actúe simplemente como una función matemática tan simple como: es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia… No lo creo, debe haber algo más para esas distancias. Pero esa es mi apreciación personal.

  4. Seguramente sera la primera demostración de ondas gravitacionales prevista por Einstein que agitan las estrellas cercanas hasta que caen al agujero negro.

  5. Fandila

    Todo este tinglado sería más fácil de deslindar, si se supone que el origen de toda galaxia está precisamente en una colosal masa que se expansiona, hasta que en su relación superficie-masa llegada a 1 comienza a desinflarse de forma más o menos vilolenta. Material que luego dará origen a la galaxia, mientras el resto se encoge para el gran agujero negro.
    Esta transación no habrá de ser instantánea ni mucho menos, sino que puede durar muchos millones de años, de tal forma que el disco de acreción y materia oscura circulante darán lugar a esas excitaciones envolventes del agujero.
    Parece más probable que la formación cósmica proceda de colosales masas que al cabo se disgregan en una emisión expansiva y una implosiva concentración negra.
    Como ocurre a una vulgar estrella.
    Y comparando, se dice que el agujero negro se evapora en un dilatado tiempo de millones de años, y que un fotón en nuestro Sol tarda más de cinco millones de años en aflorar a su superficie desde el nucleo. Dejando aparte la radiacción de Hawking, pensamos que ha de haber un rezumado oscuro desde el agujero negro de forma continua, no de fotones sino de radiación infinitamente menor y de energía suficiente para superar la gran acreción. Algo lógico, aunque imposible de demostrar, por cuanto apenas si comenzamos a “ver” la más macro de las materias oscuras.

  6. Gerardo

    “Todo este tinglado sería más fácil de deslindar, si se supone que el origen de toda galaxia está precisamente en una colosal masa que se expansiona”, que fuerzas obligarian a dicha masa a expandirse?

    “hasta que en su relación superficie-masa llegada a 1″, ¿por que 1? que leyes fisicas obligarian esa constante?

    “comienza a desinflarse de forma más o menos violenta”, una vez más, que leyes obligan el cambio de estado, de expansion a contraccion?

    • Blas

      Me alegra que plantees estas cuestiones, Gerardo, pues de obvias no tienen nada.
      La expansión es una ley de nuestro universo expansivo, valga la redundancia. La “implosión” sería la ley en un universo en concentración. Pero ambas cosas ocurrirán de forma localizada tanto en el uno como en el otro, siguiendo una cierta ley de equilibrio.
      La relación 1 entre masa y superficie significa que la presión interna de dicha masa empieza a no ser efectiva hasta un punto en que aparece el efecto de contracción (la generalidad para cualquier agujero negro, grande pequeño o mini). Y ello ocurre porque la presión oscura presente en el cosmos, en cambio, no decae, sino que somete a la masa hacia lo que será agujero negro. Todo esto a grandes rasgos.
      Una fórmula, que aunque no es de del famoso físico, sí que está de acuerdo con el radio de Scwarzschild para el agujero negro, es la siguiente:
      M=(1/4pi)(S/G)(V/t)
      M = variación de la masa
      S =superficie esférica de la masa
      V =velocidad de expansión de la masa

      De donde: V=4piG(M/S)t
      Aunque toda masa es variable, la superficie esférica varía de forma mas veloz que la masa que encierra.

      M/S =1 significa V mínima = 4piG t

      En adelante la masa deja de expandirse, cuando V=0, en tanto que la presión oscura universal es permanente. El medio oscuro domina a la masa y comienza a recconcentrarla (el tupido horizonte de sucesos acacerá a su tiempo)
      La masa puede “reventar” como un globo dependiendo de sus procesos internos o desinflarse pacificamente según sea su material predominante.

      De todas formas, como todas, no deja de ser una hipótesis. Difícil comprobarla in situ.

  7. [...] negros: Famoso agujero negro confirmado tras 40 años. ¿Qué activa a un agujero negro supermasivo?. Are Black Holes the Ultimate Particle [...]

  8. Fandila

    El efecto exterior es distinto, aunque ambos son solapables.
    En otro contexto, se dice que nuestro sol es en realidad componente de un doble astro: él mismo y un agujero negro (Némesis) orbitándose mutuamente. El disco de acreción del agujero habría dado lugar al resto y mantendría a planetas, cometas y materia extrasolar muy alejados del sistema solar.

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