Encuentra un grupo enterrado de agujeros negros masivos: una búsqueda

colina de la capilla: Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ha descubierto un tesoro previamente pasado por alto de agujeros negros masivos en galaxias enanas.

Los agujeros negros recién descubiertos ofrecen un vistazo a la historia de vida del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea.

El estudio fue publicado en The Astrophysical Journal.

Como una galaxia espiral gigante, se cree que la Vía Láctea se formó a partir de la fusión de muchas galaxias enanas más pequeñas. Por ejemplo, las Nubes de Magallanes que se ven en el cielo del sur son galaxias enanas que se fusionarán con la Vía Láctea. Cada enana que cae podría traer consigo un agujero negro supermasivo central, decenas o cientos de miles de veces la masa de nuestro sol, potencialmente tragado por el agujero negro central supermasivo de la Vía Láctea.

Pero se desconoce con qué frecuencia las galaxias enanas contienen un agujero negro supermasivo, lo que deja un gran vacío en nuestra comprensión de cómo los agujeros negros y las galaxias crecen juntos.

«Este resultado me asombró porque estos agujeros negros se escondían previamente a plena vista», dijo Mujda Polymera, autora principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

Enviar mensajes mixtos

Los agujeros negros generalmente se descubren cuando están creciendo activamente al comer gas y hacer girar polvo de estrellas a su alrededor, lo que hace que brillen intensamente.

La profesora Sheila Kanaban, asesora de doctorado en Polimera y coautora del estudio, en UNC-Chapel Hill comparó agujeros negros y luciérnagas.

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Añadió: «Al igual que las luciérnagas, solo vemos agujeros negros cuando están iluminados, a medida que crecen, y los agujeros iluminados nos dan evidencia de cuántos no podemos ver».

El problema es que, mientras que los agujeros negros en crecimiento brillan con una radiación distinta de alta energía, las estrellas recién nacidas también pueden hacerlo. Tradicionalmente, los astrónomos han distinguido los agujeros negros en crecimiento de la formación de nuevas estrellas mediante pruebas de diagnóstico que se basan en características detalladas de la luz visible de cada galaxia a medida que se dispersa en un espectro similar al del arco iris.

El camino hacia el descubrimiento comenzó cuando los estudiantes universitarios que trabajaban con Kanaban intentaron aplicar estas pruebas tradicionales a los datos de exploración de galaxias. El equipo se dio cuenta de que algunas galaxias estaban enviando mensajes mixtos: dos pruebas indican la presencia de agujeros negros en crecimiento y la tercera prueba indica solo formación de estrellas.

«El trabajo anterior acababa de rechazar casos misteriosos como estos del análisis estadístico, pero tuve el presentimiento de que podrían ser agujeros negros no detectados en galaxias enanas», dijo Kanaban. Sospeché que la tercera prueba, a veces contradictoria, era más sensible que las otras dos pruebas para las propiedades típicas de las enanas: su composición elemental simple (principalmente hidrógeno y helio del Big Bang) y su alta tasa de formación de nuevas estrellas.

El coautor del estudio, Chris Richardson, profesor asociado de la Universidad de Elon, confirmó a través de simulaciones teóricas que los resultados de la prueba de mensajes mixtos coinciden exactamente con lo que la teoría podría predecir para una galaxia enana primordial de estrellas en alta formación que contiene un agujero negro cada vez más masivo. «El hecho de que mis simulaciones estén en línea con lo que ha encontrado el grupo de Kanaban me entusiasmó para explorar las implicaciones de cómo evolucionan las galaxias», dijo Richardson.

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Un conteo de agujeros negros en crecimiento

Polymer ha asumido el desafío de construir una nueva población de agujeros negros en crecimiento, prestando atención a los tipos de mensajes tradicionales y mixtos. Obtuvo mediciones publicadas de las propiedades espectroscópicas de la luz visible para probar agujeros negros en miles de galaxias en dos estudios dirigidos por Kannappan, RESOLVE y ECO. Estos sondeos incluyen datos ultravioleta y de radio ideales para estudiar la formación de estrellas, y tienen un diseño inusual: mientras que la mayoría de los sondeos astronómicos seleccionan muestras que favorecen a las galaxias grandes y brillantes, RESOLVE y ECO son una reserva completa de grandes volúmenes del universo actual donde las galaxias enanas son abundantes

«Era importante para mí no sesgar nuestra búsqueda de agujeros negros hacia las galaxias enanas», dijo Polymera.

«Pero al observar a toda la población, descubrí que el nuevo tipo de agujero negro en crecimiento siempre aparece en las enanas. Me sorprendieron los números cuando los vi por primera vez».

Más del 80 por ciento de todos los agujeros negros en desarrollo que he encontrado en galaxias enanas son del nuevo tipo.

El resultado se veía muy bien. “Todos nos pusimos nerviosos”, dijo Polymera.

«La primera pregunta que me vino a la mente fue, ¿nos perdimos una forma en que la formación estelar extrema por sí sola podría explicar estas galaxias?» Lideró una búsqueda exhaustiva de explicaciones alternativas relacionadas con la formación estelar, el modelado de incertidumbre o la astrofísica exótica. Al final, el equipo tuvo que concluir que los agujeros negros recién identificados eran reales.

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«Todavía estamos luchando con nosotros mismos», dijo Kanaban.

«Estamos emocionados de tener más de un millón de ideas de seguimiento. Los agujeros negros que encontramos son los componentes básicos de los agujeros negros supermasivos como los de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Hay mucho que queremos aprender sobre ellos», agregó Kanaban. .

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