La mayoría de las galaxias más pequeñas podrían no tener agujeros negros supermasivos en sus centros, según un estudio reciente realizado con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Esto contrasta con la idea común de que casi todas las galaxias tienen uno de estos agujeros negros gigantes en su núcleo, ya que la NASA lidera el mundo en la exploración de los secretos del funcionamiento del universo.
Un equipo de astrónomos utilizó datos de más de 1600 galaxias recopilados durante más de dos décadas de la misión Chandra. Los investigadores analizaron galaxias con masas que van desde más de diez veces la masa de la Vía Láctea hasta galaxias enanas, cuyas masas estelares son apenas un pequeño porcentaje de la de nuestra galaxia. Un artículo que describe estos resultados se ha publicado en The Astrophysical Journal.
El equipo ha informado que solo alrededor del 30 % de las galaxias enanas probablemente contengan agujeros negros supermasivos. «Es importante obtener un recuento preciso de agujeros negros en estas galaxias más pequeñas», afirmó Fan Zou, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, quien dirigió el estudio. «Es más que un simple registro. Nuestro estudio proporciona pistas sobre cómo se originan los agujeros negros supermasivos. También proporciona indicios cruciales sobre la frecuencia con la que se pueden encontrar señales de agujeros negros en galaxias enanas con telescopios nuevos o futuros».
Cómo se detectan los agujeros negros en las galaxias
Al caer material sobre los agujeros negros, este se calienta por fricción y produce rayos X. Muchas de las galaxias masivas del estudio contienen brillantes fuentes de rayos X en sus centros, una clara señal de agujeros negros supermasivos en sus centros. El equipo concluyó que más del 90 % de las galaxias masivas, incluidas aquellas con la masa de la Vía Láctea, contienen agujeros negros supermasivos.
Sin embargo, las galaxias más pequeñas del estudio no solían presentar estas señales inequívocas de agujeros negros. Las galaxias con masas inferiores a tres mil millones de soles (aproximadamente la masa de la Gran Nube de Magallanes, vecina cercana a la Vía Láctea) no suelen contener fuentes brillantes de rayos X en sus centros.
Los investigadores consideraron dos posibles explicaciones para esta falta de fuentes de rayos X. La primera es que la proporción de galaxias que contienen agujeros negros masivos es mucho menor en estas galaxias menos masivas. La segunda es que la cantidad de rayos X producidos por la materia que cae sobre estos agujeros negros es tan débil que Chandra no puede detectarla.
«Creemos, basándonos en nuestro análisis de los datos de Chandra, que realmente hay menos agujeros negros en estas galaxias más pequeñas que en sus contrapartes más grandes», afirmó Elena Gallo, coautora, también de la Universidad de Michigan.
Explorando las razones de la disminución de agujeros negros
Para llegar a su conclusión, Zou y sus colegas consideraron ambas posibilidades para la falta de fuentes de rayos X en galaxias pequeñas de su gran muestra de Chandra. La cantidad de gas que cae sobre un agujero negro determina su brillo o debilidad en rayos X. Dado que se espera que los agujeros negros más pequeños absorban menos gas que los más grandes, deberían ser más débiles en rayos X y, a menudo, indetectables. Los investigadores confirmaron esta expectativa.
Sin embargo, descubrieron que se observa un déficit adicional de fuentes de rayos X en galaxias menos masivas, más allá de la disminución esperada por la disminución en la cantidad de gas que cae hacia su interior. Este déficit adicional puede explicarse si muchas de las galaxias de baja masa simplemente no tienen agujeros negros en sus centros. La conclusión del equipo fue que la disminución en las detecciones de rayos X en galaxias de menor masa refleja una disminución real en el número de agujeros negros ubicados en estas galaxias.
Implicaciones para las teorías de formación de agujeros negros
Este resultado podría tener importantes implicaciones para comprender cómo se forman los agujeros negros supermasivos. Existen dos ideas principales: la primera, una nube gigante de gas colapsa directamente en un agujero negro, que contiene miles de veces la masa del Sol desde su origen. La otra idea es que los agujeros negros supermasivos provienen, en cambio, de agujeros negros mucho más pequeños, creados cuando estrellas masivas colapsan.
«Se espera que la formación de grandes agujeros negros sea más rara, en el sentido de que ocurre preferentemente en las galaxias más masivas en formación, lo que explicaría por qué no encontramos agujeros negros en todas las galaxias más pequeñas», afirmó el coautor Anil Seth, de la Universidad de Utah.
Este estudio respalda la teoría de que los agujeros negros gigantes nacen con una masa de varios miles de veces la del Sol. Si la otra idea fuera cierta, los investigadores afirmaron que habrían esperado que las galaxias más pequeñas probablemente tuvieran la misma proporción de agujeros negros que las más grandes.
Este resultado también podría tener implicaciones importantes para la tasa de fusión de agujeros negros a partir de las colisiones de galaxias enanas. Un número mucho menor de agujeros negros resultaría en menos fuentes de ondas gravitacionales que la Antena Espacial del Interferómetro Láser podría detectar en el futuro. El número de agujeros negros que desgarran estrellas en galaxias enanas también será menor.
Con información de The Astrophysical Journal
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