Un equipo de investigación de los Observatorios de Yunnan de la Academia China de Ciencias (ACC), en colaboración con otros investigadores, ha desarrollado un nuevo método para estimar cómo los objetos compactos (OC) de masa estelar —incluyendo agujeros negros, estrellas de neutrones y enanas blancas— acrecientan materia dentro de los discos de núcleos galácticos activos (AGN). Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre la evolución de estos objetos en entornos cósmicos extremos.
Los hallazgos del equipo se publicaron recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Los AGN son centros galácticos brillantes alimentados por agujeros negros supermasivos (SMBH) rodeados de discos gaseosos. Dentro de estos discos, los OC de masa estelar pueden crecer, migrar y formar sistemas binarios en fusión, procesos cruciales para la generación de eventos de ondas gravitacionales y transitorios de alta energía. Estudios previos se han basado tradicionalmente en los modelos Bondi o Bondi-Hoyle-Lyttleton (BHL) para calcular las tasas de acreción. Sin embargo, estos modelos ignoran el momento angular en el movimiento relativo entre el gas y el CO, lo que puede llevar a sobreestimar las tasas de acreción.
Para abordar este desafío, los investigadores establecieron un marco analítico unificado que incorpora los efectos del momento angular. Su análisis muestra que la rotación diferencial dentro de los discos de AGN imparte un momento angular significativo al gas que se aproxima a un CO incrustado. Esto suele resultar en la formación de un disco de acreción viscoso alrededor del CO, en lugar de los patrones de flujo Bondi/BHL clásicos asumidos en modelos anteriores.
El equipo derivó una nueva fórmula para calcular las tasas de acreción viscosa y propuso que la tasa real de acreción de CO es el mínimo entre esta tasa viscosa y la tasa BHL. El cambio entre estos dos modos de acreción depende de la relación de masas CO-SMBH, la relación de aspecto del disco de AGN y las configuraciones orbitales. Específicamente, en discos delgados de AGN, el CO experimenta principalmente una acreción limitada por la viscosidad. En contraste, la acreción BHL predomina en discos más gruesos, como los discos delgados o los flujos de acreción dominados por advección (ADAF).
Un resultado clave del estudio es una relación de escala: la tasa de acreción viscosa de CO es proporcional a la tasa de acreción global del disco AGN, con un factor de proporcionalidad de aproximadamente 0,38 para CO en órbitas keplerianas corrotativas. Esta relación es valiosa para estudios a nivel de población, como la estimación del crecimiento de masa de CO incrustados o la predicción de las tasas de fusión de agujeros negros binarios.
El nuevo marco ofrece una base físicamente más precisa para estudiar la evolución de CO en discos AGN, señalaron los investigadores. Además, puede integrar factores de corrección de flujo de salida establecidos, lo que permite cálculos más precisos de flujos super-Eddington.
Con información de MNRAS
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