Pequeño agujero negro monstruoso puede contener evidencia de crecimiento gigante

El descubrimiento de un agujero negro supermasivo en una galaxia relativamente pequeña podría ayudar a los astrónomos a desentrañar el misterio que rodea a cómo crecen los agujeros negros más grandes.

Los investigadores utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para identificar un agujero negro que tiene unas 200.000 veces la masa del Sol enterrado en gas y polvo en la galaxia Mrk 462.

El cúmulo de Mrk 462 contiene solo cientos de millones de estrellas, lo que la convierte en una galaxia enana. Por el contrario, nuestra galaxia, la Vía Láctea, alberga unos cientos de miles de millones de estrellas. Esta es una de las primeras veces que se encuentra un agujero negro supermasivo tan profundamente enterrado u «oscurecido» en galaxia enana.

«Este agujero negro en Mrk 462 se encuentra entre los agujeros supermasivos más pequeños, o monstruos, agujeros negros«Es notoriamente difícil encontrar agujeros negros como este», dijo Jack Parker de Dartmouth College en New Hampshire, quien dirigió el estudio con su colega Ryan Hickox, también de Dartmouth.

En las galaxias más grandes, los astrónomos a menudo encuentran agujeros negros al observar los rápidos movimientos de las estrellas en los centros de las galaxias. Sin embargo, las galaxias enanas son demasiado pequeñas y débiles para que la mayoría de los instrumentos actuales las detecten. Otro enfoque es buscar signos de crecimiento de agujeros negros, como el calentamiento del gas a millones de grados y brillando en rayos X a medida que cae hacia el agujero negro.

Los investigadores de este estudio utilizaron Chandra para observar ocho galaxias enanas que previamente habían mostrado indicios de crecimiento de agujeros negros a partir de datos ópticos recopilados por Sloan Digital Sky Survey. De esos ocho, solo Mrk 462 mostró una firma de rayos X de un agujero negro en crecimiento.

La intensidad inusualmente grande de los rayos X de alta energía en comparación con los rayos X de baja energía, combinados con datos en otras longitudes de onda, sugieren que el agujero negro de Mrk 462 está muy oscurecido por el gas.

«Debido a que los agujeros negros enterrados son más difíciles de detectar que los expuestos, encontrar este ejemplo podría significar que hay muchas más galaxias enanas con agujeros negros similares», dijo Hickox. «Esto es importante porque puede ayudar a abordar una pregunta clave en astrofísica: ¿cómo se volvieron tan grandes los agujeros negros en los primeros tiempos del mundo? ser? «

Investigaciones anteriores mostraron que los agujeros negros pueden crecer hasta mil millones masas solares Para cuando el universo tenga menos de mil millones de años, una fracción de su edad actual. Una idea es que estos objetos masivos surgieron cuando las estrellas masivas colapsaron para formar agujeros negros de unas 100 veces la masa del Sol. Sin embargo, el trabajo teórico ha tenido problemas para explicar cómo podría acumular su peso lo suficientemente rápido como para alcanzar los tamaños observados en el universo primitivo.

Una explicación alternativa es que el universo primitivo estaba lleno de agujeros negros que contenían decenas de miles de masas solares cuando se formaron, posiblemente debido al colapso de nubes gigantes de gas y polvo.

Una gran parte de las galaxias enanas con agujeros negros supermasivos respalda la idea de que las semillas de pequeños agujeros negros de la primera generación de estrellas crecieron a una velocidad asombrosa para formar mil millones de masas solares en el universo primitivo. Una pequeña parte inclinaría la balanza a favor de la idea de que los agujeros negros comenzaron a vivir pesando decenas de miles de soles.

Estas predicciones se aplican porque las condiciones necesarias para un colapso directo de una nube gigante en un agujero negro de tamaño intermedio deberían ser raras, por lo que no se espera que una parte significativa de las galaxias enanas contengan agujeros negros supermasivos. Por otro lado, se esperan agujeros negros con masa estelar en todas las galaxias.

«No podemos sacar conclusiones sólidas de un solo ejemplo, pero este hallazgo debería alentar búsquedas más exhaustivas de agujeros negros enterrados en galaxias enanas», dijo Parker. «Estamos entusiasmados con lo que podemos aprender».

Estos hallazgos se presentarían en la reunión 239 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Salt Lake City y formaron parte de una conferencia de prensa virtual el lunes 10 de enero.