Composición de imágenes a diferentes longitudes de onda de la zona central de la Vía Láctea. El agujero negro supermasivo Sagitario A* se encuentra en la región central brillante de color blanco.
Artículo en el que se basa este astrobito: A Recent Supermassive Black Hole Binary in the Galactic Center Unveiled by the Hypervelocity Stars
Autoría: Chunyang Cao, F. K. Liu, Shuo Li, Xian Chen, and Ke Wang
Institución del primer autor: Department of Astronomy, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, People’s Republic of China
Estado de la publicación: publicado en “The Astrophysical Journal Letters”, vol. 982, L37.
Sagitario A*: Un agujero negro supermasivo en la Vía Láctea
El conocimiento actual de las galaxias nos lleva a pensar que los centros de todas las galaxias están gobernados por un agujero negro supermasivo. Estos todavía misteriosos objetos tienen millones de veces la masa del Sol. Su gravedad afecta a las trayectorias de todos los objetos en su vecindad, absorbiendo de forma constante toda la materia a su alrededor. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, no es una excepción. En su centro encontramos el agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A* (o Sgr A*).
En la vecindad de Sagitario A* encontramos una alta población de estrellas masivas orbitando bajo la influencia de la gravedad del agujero negro (ver Figura 1). De hecho, fue en parte gracias a la peculiar trayectoria de estas estrellas que se realizó el descubrimiento de este agujero negro. El increíble efecto de la gravedad de Sgr A* puede incluso expulsar algunas estrellas de la zona central de la galaxia hacia las partes exteriores. Estudios del halo de la Vía Láctea han identificado estrellas que se desplazan a velocidades anómalamente altas, algunas de las cuales abandonaron el centro galáctico hace entre 50 y 250 millones de años, confirmando su interacción del agujero negro supermasivo. Sin embargo, las velocidades de estas estrellas parecen ser más bajas de las esperadas bajo este escenario, raramente superando los 700km/h, cuando las teorías actuales predicen que aproximadamente la mitad de las estrellas en esa región deberían tener velocidades mayores. Además, no se encontraron indicios sólidos de estrellas que fuesen antiguamente sistemas binarios entre las estrellas en el centro galáctico.
Figura 1: Imagen infrarroja de la población estelar en la zona central de la Vía Láctea. Crédito: ESO/S. Gillessen et al.; CC BY 4.0.
La causa: ¿un segundo agujero negro?
La alternativa propuesta por el equipo investigador responsable del artículo que presentamos hoy es la existencia de un agujero negro de masa intermedia, de varios miles o decenas de miles de veces la masa solar, que pudo estar presente hace cientos de millones de años, en el momento en el que estas estrellas fueron expulsadas de la región central al halo de nuestra galaxia. Este podría haber sido “capturado” por nuestra galaxia por ejemplo durante una interacción pasada con una galaxia enana, algo que conocemos que ha ocurrido en el pasado en la Vía Láctea, dando lugar a un sistema binario de agujeros negros (ver Figura 2).
Figura 2: Simulación de un sistema binario de agujeros negros. Crédito: NASA Goddard.
Este segundo agujero negro actuaría como “portero” evitando que las estrellas que se aproximan al centro galáctico queden totalmente atrapadas en la gravedad del agujero negro supermasivo y expulsándolas hacia regiones más exteriores de la galaxia con el efecto de su propia gravedad. Esto evitaría que sistemas binarios existentes hace millones de años fuesen perturbados por el agujero negro central. En su lugar, una de las dos estrellas sería expulsada de la zona central de la Vía Láctea y el impulso gravitacional proporcionado por el segundo agujero negro sería consistente con las velocidades medidas para estas estrellas.
Modelando poblaciones de estrellas
Para comprobar esta hipótesis, el grupo investigador modelaron las velocidades y posiciones de las poblaciones de estrellas esperadas en ambos escenarios, es decir, tanto en el caso de la existencia de un sistema binario como bajo la hipótesis de que solo exista un agujero negro supermasivo en el centro galáctico (ver Figura 3). De este modo encontraron que el modelo que consideraba la presencia del segundo agujero negro explicaba perfectamente las velocidades y posiciones observadas, prediciendo únicamente un 2.5% de las estrellas con velocidades superiores a 700 km/h. Además, el modelo binario también predice que un 10% de las estrellas expulsadas debieron ser originalmente sistemas binarios, lo que coincide de nuevo con las observaciones realizadas.
Figura 3: Velocidades (izquierda) y posiciones (derecha) de las poblaciones estrellas observadas y predichas por los diferentes modelos. Las zonas de color verde y azul corresponden con las predicciones teóricas, mientras que las líneas grises y negras corresponden con las distribuciones observadas. Las líneas rosas y moradas corresponden con las predicciones bajo el modelo de un único agujero negro.
Finalmente, el equipo investigador propone que el agujero negro de masa intermedia pudo provenir dela galaxia enana Gaia Enceladus. Este galaxia interaccionó y se fusionó con la Vía Láctea hace unos 10000 millones de años, momento en el que su agujero negro habría quedado atrapado en la gravedad de Sgr A* hasta que ambos se fusionaran, hace unos 10 millones de años. De esta forma, este artículo presenta una explicación sólida a las características de las poblaciones estelares del centro galáctico y del halo de la Vía Láctea.
Comentarios
Aún no hay comentarios.