Un hecho sorprendente que solo se conoce durante las últimas décadas es que cada gran galaxia en el universo tiene un agujero negro supermasivo en su corazón. Esto se sospechaba en la década de 1980, y las observaciones del telescopio espacial Hubble, que se ha visto profundamente en los núcleos de galaxias en todo el cielo, lo confirmaron. Los tipos “normales” de agujeros negros hechos cuando las estrellas explotan varían de cinco a aproximadamente 100 veces la masa del sol, más o menos. Pero estos monstruos galácticos centrales son millones de veces más masivos, y algunos han crecido hasta el peso de Brobdingnagian de miles de millones de masas solares.
Todavía quedan muchos misterios, por supuesto, como Cómo se formaron temprano en la historia del universocómo se volvieron tan enorme tan rápido y qué papel jugaron en la formación de su anfitrión Galaxy. Pero una pregunta extraña que todavía está molestando a los astrónomos es: ¿Cuál es el límite del tamaño de la galaxia donde se detiene esta tendencia? En otras palabras, ¿hay algún límite inferior para cuán masiva puede ser una galaxia y aún albergar una de estas bestias?
Los indicios de una respuesta están surgiendo de un lugar sorprendente: estudios de estrellas raras que se mueven a través de nuestra propia galaxia a velocidades verdaderamente ridículas.
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Orbitando nuestra galaxia de la Vía Láctea es una colección de galaxias “enanas” más pequeñas, algunas tan pequeñas y débiles que necesitas enormes telescopios para verlos en absoluto. Pero dos son tan grandes y cercanos que están visible para el ojo sin ayuda del hemisferio sur: Las nubes magelánicas grandes y pequeñas.
El Gran nube magelánica (LMC) es el más grande y más cercano de los dos, y no está claro si alberga un agujero negro supermasivo (SMBH). Si tal SMBH existe allí, debe ser inactivo, lo que significa que no se está alimentando activamente de la materia. A medida que el material cae hacia un agujero tan negro, forma un disco arremolinado de plasma sobrecalentado que puede brillar tan brillantemente que eclipsa todas las estrellas en la galaxia combinada. No se ve tal luminiscencia feroz en el LMC, por lo que no sabemos si un SMBH está allí y no se alimenta activamente o si el LMC simplemente está libre de SMBH.
Pero un estudio reciente publicado en el Diario astrofísico Ofrece una fuerte evidencia de que una SMBH se encuentra en el centro del LMC, ¡basada en medidas de movimientos estelares en nuestra propia Vía Láctea!
El estudio miró estrellas de hipervelocidadlos que gritan a través del espacio a velocidades mucho más altas que las estrellas a su alrededor. Algunas de estas estrellas se mueven tan rápidamente que han alcanzado la velocidad de escape galáctico; La gravedad de la Vía Láctea no puede sostenerlos. En los próximos eones, huirán por completo de la galaxia. Y tenemos buenas razones para creer que estas estrellas fugitivas fueron lanzadas por SMBHS, pero ¿cómo?
Tal situación comienza con un sistema binario, dos estrellas que se orbitan entre sí. Estos sistemas contienen una cantidad sustancial de energía orbital, la suma de la energía cinética de las dos estrellas, su energía del movimiento, y su energía potencial gravitacional, la cantidad de energía liberada si se acercaban.
Si la estrella binaria se acerca a un tercer objeto, parte de esa energía se puede cambiar. Una estrella puede atarse al tercer objeto, por ejemplo, mientras que la otra estrella puede darle una patada en su energía cinética, arrojándola. La cantidad de la patada depende en parte de la gravedad del tercer objeto. Un agujero negro masivo, por supuesto, tiene un campo gravitacional increíblemente fuerte que puede arrojar la estrella a alta velocidad.
Y quiero decir alto velocidad; Tal estrella se puede alejar del agujero negro a una velocidad de más de 1,000 kilómetros por segundo. S5-HVS1por ejemplo, fue la primera estrella de Hypervelocity confirmada, y se mueve a más de 1.700 kilómetros por segundo. Siéntase libre de tomarse un momento para absorber ese hecho: toda una estrella ha sido expulsado de un agujero negro con más de seis millones de kilómetros por hora. Las energías involucradas son aterradoras.
Hemos visto algunas de estas estrellas en nuestra galaxia, y las mediciones cuidadosas sugieren que se están alejando del centro de la Vía Láctea, lo cual es evidencia bastante convincente de que Sagitario A*, nuestra propia Vía Láctea SMBHes la culpa.
Pero no todas las estrellas de alta velocidad que se han detectado parecen provenir de nuestro centro galáctico. Afortunadamente, Gaia, El tristemente ahora ahora desmantelado Observatorio de la Agencia Espacial Europeafue diseñado para obtener mediciones extremadamente precisas de las posiciones, distancias, colores y otras características de más de mil millones de estrellas, incluida su velocidad.
Hay 21 estrellas de hipervelocidad conocidas en las afueras de la Vía Láctea. Utilizando las mediciones de Gaia de alta precisión fenomenalmente de alta precisión, Los astrónomos detrás de la nueva investigación examinaron las velocidades 3D de las estrellas a través del espacio. Descubrieron que cinco de ellos tienen orígenes ambiguos, mientras que dos definitivamente provienen del centro de la Vía Láctea. De los 14 que aún quedan, tres claramente provienen de la dirección del LMC.
Las trayectorias de estas estrellas apuntan efectivamente a su origen, y en base a nuestro conocimiento actual, ese origen debe ser un agujero negro supermasivo. Aún mejor, aunque las 11 estrellas restantes tienen trayectorias que son coherente Con Milky Way y LMC Origins, los investigadores encontraron que cinco son más probable Es más probable que provengan de nuestra galaxia local y las otras seis provengan del LMC.
Por lo tanto, podría haber nueve estrellas de hipervelocidad conocidas que se hunden a través de nuestra galaxia que fueron expulsadas por un agujero negro supermasivo en otra galaxia.
Usando algunas matemáticas sofisticadas, el equipo descubrió que la masa más probable del agujero negro es de 600,000 veces más o menos la masa del sol. Esto no es enorme para una SMBH, está muy en el extremo inferior de la escala, de hecho, pero entonces, el LMC es una pequeña galaxia, solo el 1 por ciento más o menos la masa de la Vía Láctea. Sabemos que la masa de un agujero negro tiende a escalar con la masa de su galaxia anfitriona (porque se forman y se afectan el crecimiento del otro), por lo que esta masa más baja es consistente con eso.
Si esto es cierto, ¡nuestra galaxia satelital nos es estrellas fugaces! Y puede haber más de ellos que se encuentren, hurtando por el espacio sin ser visto al otro lado de nuestra galaxiao tan lejos que son difíciles de detectar e incluso más difíciles de estudiar. ¡Y todo esto nos ayuda a obtener un más claro, pero aún bastante confuso!
Los agujeros negros son divertidos. La mayoría de la gente se preocuparía por caer en uno, así como en una gran cantidad de otros terrores, pero ahora puede agregar “tener que esquivar las balas estelares intergalácticas” a esa lista.