by En el corazón De las galaxias más masivas del universo, hay agujeros negros supermasivos (SMBH) tan poderosos que eclipsan a todas las estrellas en sus discos galácticos. Las regiones centrales de estas galaxias se conocen como núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés), o por su apodo más popular, “quásares”. El estudio en curso de estos objetos proporciona un banco de pruebas para la relatividad general y revela mucho sobre la formación y evolución de las galaxias y la estructura a gran escala del universo.
Si hay algo que los astrónomos han observado repetidamente, es el hecho de que estos enormes agujeros negros tienen un enorme apetito. De hecho, una nueva encuesta de más de 100 galaxias realizada por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha demostrado que algunos agujeros negros supermasivos pueden consumir estrellas por miles. Estos resultados indican que algunos SMBH necesitaron consumir cantidades de materia estelar que rara vez (o nunca) se ven en el universo para crecer y alcanzar los tamaños que los astrónomos ven hoy.
Vivienne F. Baldassare, profesora asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Washington (WSU), dirigió el equipo responsable del descubrimiento. A ella se unió un equipo internacional de astrofísicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén, el Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas, la Universidad de Michigan y la Universidad de Princeton y Columbia. Un artículo que describe sus hallazgos fue publicado recientemente en El diario astrofísico.
Previamente, los estudios de agujeros negros han caído en una de dos clases. Estos incluyen aquellos que se ocupan de los agujeros negros más pequeños de “masa estelar”, que normalmente pesan entre cinco y 30 masas solares, y los agujeros negros supermasivos, que pueden pesar millones o incluso miles de millones de masas solares. En los últimos años, los astrónomos también han encontrado evidencia de que existe una clase intermedia, conocida como agujeros negros de “masa intermedia” (IMBH).
Si bien ha habido muchos casos en los que se observaron agujeros negros consumiendo estrellas, hubo poca evidencia de que ocurriera en el tipo de escala observado por Baldassare y sus colegas. Este último estudio, que se basó en los datos de Chandra de densos cúmulos estelares en los centros de 108 galaxias, podría explicar cómo los IMBH son el resultado del crecimiento descontrolado de un agujero negro mucho más pequeño.
“Cuando las estrellas están tan juntas como en estos cúmulos extremadamente densos, proporcionan un caldo de cultivo viable para los agujeros negros de masa intermedia”, dijo Baldassare en un comunicado de prensa de Chandra. “Y parece que cuanto más denso es el cúmulo de estrellas, más probable es que contenga un agujero negro en crecimiento”.
Durante décadas, los científicos han propuesto varias teorías sobre cómo se formaron los SMBH poco después del Big Bang (hace unos 13.800 millones de años). Estos incluían la idea de que se formaron a partir del colapso de una gigantesca nube de gas y polvo cerca del centro de una galaxia o que fueron el resultado de estrellas de gran tamaño que colapsaron directamente en un agujero trasero de tamaño mediano que consumió estrellas y otra materia creció con el tiempo.
Sin embargo, ambas teorías requieren condiciones que se cree que existieron durante los primeros cientos de millones de años después del Big Bang. Por el contrario, Baldassare y su equipo teorizaron que la clave para la formación de agujeros negros es la densidad de los cúmulos de estrellas cerca del centro de una galaxia. Además, teorizaron que esta densidad depende de qué tan rápido se muevan las estrellas en los cúmulos.
Si la densidad está por encima de cierto umbral, argumentan, un agujero negro de masa estelar en el centro de un cúmulo crecerá rápidamente a medida que consume las estrellas cercanas. Después de observar los datos de Chandra, el equipo descubrió que los cúmulos de estrellas en el centro de NGC 1385, 1566, 3344 y 6503 tenían densidades por encima de este umbral y tenían aproximadamente el doble de probabilidades de contener un agujero negro en crecimiento. Como resumió el coautor Nicholas C. Stone de la Universidad Hebrea de Jerusalén:
“Este es uno de los ejemplos más espectaculares que hemos visto de la naturaleza insaciable de los agujeros negros, porque miles o decenas de miles de estrellas pueden consumirse durante su crecimiento. El crecimiento desbocado solo comienza a desacelerarse una vez que el suministro de estrellas comienza a agotarse”.
Además, el proceso sugerido por el estudio del equipo puede ocurrir en cualquier momento de la historia del Universo, lo que implica que los IMBH pueden formarse hasta el día de hoy. Estos resultados también podrían explicar ciertos tipos de señales de ondas gravitacionales (GW) detectadas por el Observatorio de ondas gravitacionales de interferómetro láser (LIGO). En algunos casos, se han detectado señales que parecen ser causadas por agujeros negros de 50 a 100 veces más grandes que el Sol, que la mayoría de los modelos de colapso estelar no predicen.
Por supuesto, se necesitan más estudios de los centros de las galaxias activas antes de poder sacar conclusiones. Mientras tanto, el equipo espera con interés las observaciones adicionales que pondrán a prueba su teoría. “Nuestro trabajo no prueba que el crecimiento descontrolado de agujeros negros ocurra en los cúmulos de estrellas”, dijo el coautor Adi Foord de la Universidad de Stanford. “Pero con observaciones de rayos X adicionales y modelos teóricos adicionales, podríamos presentar un caso aún más sólido”.
Este artículo fue publicado originalmente en Universo hoy por Matt Williams. Lee el artículo original aquí.
