Decenas de miles de agujeros negros se esconderían en el centro de nuestra galaxia

Por primera vez, los astrofísicos observaron una población de agujeros negros en el corazón de la Vía Láctea. Sabíamos que el núcleo de nuestra galaxia alberga un agujero negro supermasivo que pesa millones de masas solares, Sgr A *. Este monstruo está rodeado por una población diversa. Atrapadas por su influencia gravitacional, las estrellas comunes estallaron alrededor de este gigantesco agujero negro como moscas en un huracán. Lo mismo ocurre con las estrellas más exóticas como las estrellas de neutrones y las enanas blancas: los restos que dejan las estrellas más o menos masivas cuando mueren. Los agujeros negros modestos también deben girar alrededor del agujero negro supermasivo central, ya sea que se formen en el borde del centro galáctico o migren desde regiones más distantes.

Estos agujeros negros estelares pesarían de 10 a 20 masas solares. Al igual que las piedras más pesadas en el limo delgado en el fondo de un río, esta masa intermedia los llevaría a migrar a través de las estrellas más claras circundantes para alcanzar órbitas estables muy cerca del centro de la Vía Láctea. Desde la década de 1970, los teóricos han predicho que el centro galáctico está repleto de miles de agujeros negros, confinados en un radio de unos pocos años luz más allá de los cuales su densidad caería. Pero a pesar de esta probable profusión, estos agujeros negros son tan inactivos que han permanecido indetectables en medio de las luces cegadoras del centro galáctico, al menos hasta ahora.

Al analizar 12 años de datos del telescopio de rayos X de la NASA, un equipo dirigido por Chuck Hailey, astrofísico de la Universidad de Columbia, identificó una docena de posibles agujeros negros a pocos años luz del centro de la Vía Láctea, dentro del alcance de la influencia gravitacional de El agujero negro supermasivo central. El equipo piensa que estas son las primeras pistas de observación en el borde de la región densa en agujeros negros calentados hace mucho tiempo. Basado en la emisión y distribución espacial de estos 12 sistemas, el equipo estima que entre 10,000 y 20,000 agujeros negros deberían girar alrededor del núcleo de nuestra galaxia en un radio de 3 años luz. 300 a 500 formarían sistemas binarios, el resto estaría compuesto de agujeros negros aislados e invisibles. A modo de comparación, hasta el momento se han identificado alrededor de sesenta agujeros negros en toda la Vía Láctea, y todos menos unos pocos están lejos del centro galáctico.

Este trabajo respalda las predicciones de teóricos como Mark Morris de la Universidad de California en Los Ángeles, quien en 1993 escribió un artículo que predice que decenas de miles de agujeros negros de masa estelar formarían un disco alrededor del centro galáctico. A lo largo de las décadas, otros teóricos han llegado a estimaciones similares. «Nunca ha habido mucha controversia sobre esta idea, porque es solo una consecuencia inevitable de la dinámica newtoniana», dice Mark Morris. “Pero fue muy difícil de probar por las observaciones. «

«Esta evidencia de la existencia de una gran cantidad de agujeros negros en el centro de la Vía Láctea confirma una predicción importante de la dinámica galáctica», dice Chuck Hailey. «Estos objetos también proporcionan un laboratorio único para aprender cómo los agujeros negros grandes interactúan con los pequeños, porque este proceso es difícil de estudiar en otras galaxias, demasiado distante».».

Aislado, la mayoría de estos agujeros negros permanecen invisibles

Hailey y su equipo usaron el telescopio Chandra porque los agujeros negros son más visibles en los rayos X cuando forman un sistema binario con una estrella de baja masa que canibalizan. Desviadas por el tirón gravitacional del agujero negro, las capas externas de la estrella compañera se acumulan en un disco de acreción que gira en espiral alrededor del agujero negro. Las intensas emisiones de X de estos discos son extremadamente bajas vistas desde la Tierra; del orden de un fotón capturado por Chandra cada cinco o diez minutos. Esta señal tenue también está contaminada por muchas otras fuentes X en el centro galáctico. Para determinar la naturaleza de su docena de candidatos de agujeros negros, el equipo de Hailey trazó su perfil espectral y siguió su actividad con el tiempo. Los patrones son consistentes con observaciones previas de agujeros negros binarios. Suponiendo que estos agujeros negros estelares rara vez van acompañados de una estrella que les permite brillar, los investigadores estiman que debería haber decenas de miles en el centro galáctico. La mayoría estaría aislada y, por lo tanto, invisible.

Mark Morris describe estos resultados como «emocionantes», pero señala que debido al número total muy pequeño de fotones utilizados en el análisis, algunos candidatos pueden ser solo artefactos estadísticos producidos por emisiones simultáneas de otras fuentes. Chuck Hailey también admite que de la docena de fuentes detectadas, solo la mitad son ciertamente agujeros negros: los otros seis, matices, comportamiento que también podría explicarse por la emisión de estrellas de neutrones que giran muy rápidamente sobre sí mismos, llamados púlsares de milisegundos.

A pesar de esta incertidumbre, Jordi Miralda-Escudé, astrofísico de la Universidad de Barcelona, que no participó en este trabajo, dice que estos resultados deberían tener implicaciones de gran alcance. “Si se confirma la existencia de estos agujeros negros, esto sugiere que deberían existir poblaciones similares en el centro de la mayoría de las galaxias. «. La confirmación puede provenir de una década adicional de comentarios de Chandra o su sucesor. La NASA está estudiando actualmente un proyecto de telescopio espacial de rayos X llamado Lynx, que podría lanzarse en las décadas de 2020 o 2030.

Los investigadores que estudian ondas gravitacionales son probablemente los que más se beneficiarían de otros estudios sobre agujeros negros en el corazón de la Vía Láctea. predicho por Einstein hace más de un siglo, estas ondas en el espacio-tiempo solo se han observado recientemente, y la mayoría de las detecciones hasta la fecha se han asociado con la fusión de agujeros negros muy masivos ubicados a miles de millones de años luz de distancia. La mayoría de estos agujeros parecen demasiado grandes para haberse formado directamente durante el colapso de estrellas masivas. Explicaciones alternativas postulan que estas estrellas son el resultado de la fusión de una multitud de agujeros negros nacidos dentro de grupos de estrellas densas (grupos globales). Sin embargo, este proceso requeriría más tiempo que la edad actual del universo… «¿Cómo se obtienen estos agujeros negros muy masivos? ? Pregúntale a Mark Morris. «Cientos de artículos ya han sido escritos sobre este tema. Pero si hay poblaciones de agujeros negros en el centro de las galaxias, los mecanismos explican cómo algunos podrían desarrollarse rápidamente, formar sistemas binarios y fusionarse entre sí. «.

Cualquiera sea la forma en que se continúen estas observaciones, el objetivo ahora es determinar el número promedio de agujeros negros en el centro de una galaxia normal como la Vía Láctea «, dice Chuck Hailey. “Será invaluable predecir el número y las características de las ondas gravitacionales esperadas. Toda la información que necesitan los astrofísicos está allí, en el centro de nuestra galaxia ”, concluye Chuck Hailey.

Este texto está traducido del artículo Astrónomos espía enjambres de agujeros negros en Our Galaxy’s Core, publicado en Scientificamerican.com.

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