Impresión artística de las nubes dispersas por un agujero negro de masa intermedia.
Los astrónomos que utilizan el Radiotelescopio Nobeyama de 45m han detectado síntomas de un agujero negro invisible con una masa de 100 mil veces la masa del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea. El equipo asume que es posible que el agujero sea de una "masa intermedia" y es clave para entender el nacimiento de los agujeros negros supermasivos situados en los centros de las galaxias.
Un equipo de astrónomos liderados por Tomoharu Oka, profesor de la Universidad de Keio, en Japón, ha encontrado una nube de gas enigmática, llamada CO-0,40-0,22, a 200 años luz de distancia del centro de la Vía Láctea. Lo que hace CO-0,40-0,22 inusual es su dispersión de velocidad sorprendentemente amplia: la nube contiene gas con una muy amplia gama de velocidades.
El equipo encontró esta característica misteriosa con dos telescopios de radio, el Telescopio Nobeyama de 45 m en Japón y el Telescopio ASTE en Chile, ambos operados por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
Para investigar la estructura detallada, el equipo observó CO-0,40-0,22 con el Telescopio Nobeyama de 45 m de nuevo para obtener 21 líneas de emisión a partir de 18 moléculas. Los resultados muestran que la nube tiene una forma elíptica y consta de dos componentes: un componente de densidad compacta pero baja con una amplia dispersión de velocidad de 100 km / s, y un componente denso que se extiende a10 años luz con una dispersión de velocidad estrecha.
¿Qué hace esta dispersión de velocidad sea tan amplia? No hay agujeros en el interior de la nube. Además, las observaciones de rayos X e infrarrojos no encontraron objetos compactos. Estas características indican que la dispersión de velocidad no es causada por una entrada de energía local, como las explosiones de supernovas.
(a) El centro de la Vía Láctea se ve en las 115 y 346 líneas de emisión GHz de monóxido de carbono (CO). Las regiones blancas muestran la condensación densa, el gas caliente. (b) Primer mapa de intensidad alrededor de CO-,40-0,22 visto en la línea de emisión 355 GHz de moléculas HCN. Los puntos suspensivos indican estructuras laminares en el gas cerca C0-0.40-0.22. diagrama (c) la dispersión de velocidad tomada a lo largo de la línea punteada se muestra arriba. Destaca La dispersión de velocidad de ancho de 100 km / s en CO-0,40-0,22.
El equipo realizó una sencilla simulación de nubes de gas arrojadas por una fuente de gravedad fuerte. En la simulación, las nubes de gas primero están atraídas por la fuente y sus velocidades se incrementan a medida que se acercan a ella, alcanzando su máximo en el punto más cercano al objeto. Después de que las nubes continúan más allá del objeto, sus velocidades disminuyen. El equipo encontró un modelo utilizando una fuente de gravedad con 100 mil veces la masa del Sol dentro de un área con un radio de 0,3 años luz siempre con el mejor ajuste a los datos observados. "Teniendo en cuenta el hecho de que no hay objetos compactos que se vean en la radiografía u observaciones infrarrojas," Oka, el autor principal del artículo que apareció en la revista Astrophysical Journal Letters, explica "por lo que sabemos, que el mejor candidato para el masivo y compacto objeto es un agujero negro ".
Si ese es el caso, esta es la primera detección de un agujero negro de masa intermedia. Los astrónomos ya saben acerca de dos tamaños de agujeros negros: los agujeros negros de masa estelar, formados después de las explosiones gigantescas de estrellas muy masivas; y los agujeros negros supermasivos (SMBH) que a menudo se encuentran en los centros de las galaxias. La masa de SMBH varía desde varios millones a miles de millones de veces la masa del Sol. Se ha encontrado un número determinado de SMBHs, pero nadie sabe cómo se forman los SMBHs. Una idea es que se forman a partir de la fusión de muchos agujeros negros de masa intermedia. Pero esto plantea un problema porque hasta ahora no se ha encontrado ninguna evidencia observacional firme de los agujeros negros de masa intermedia. Si la nube CO-0,40-22, situada a tan sólo 200 años luz de distancia de Sgr A * (el SMBH de 400 millones de masas solares en el centro de la Vía Láctea), contiene un agujero negro de masa intermedia, podría apoya la fusión de la evolución SMBH de un agujero negro de masa intermedia.
(Arriba) CO-0,40-0,22 se ve en la línea de emisión 87 GHz de moléculas SiO.
(Abajo) Diagrama de posición-velocidad de la CO-0,04-0,22 a lo largo de la línea magenta en el panel superior.
Estos resultados abren una nueva forma de buscar agujeros negros con radiotelescopios. Observaciones recientes han revelado que hay una serie de nubes compactas de gran velocidad de dispersión similares a CO-0,40-0,22. El equipo propone que algunas de esas nubes pueden contener agujeros negros. Un estudio sugiere que hay 100 millones de agujeros negros en la Vía Láctea, pero en las observaciones de rayos X sólo se han encontrado decenas hasta ahora. La mayoría de los agujeros negros pueden ser "oscuros" y son muy difíciles de ver directamente en cualquier longitud de onda. "Las investigaciones del movimiento de gas con radiotelescopios pueden proporcionar una forma complementaria de buscar agujeros negros oscuros", dijo Oka. "Las continuas observaciones del estudio de un área amplia de la Vía Láctea con el Telescopio Nobeyama de 45 m y de las observaciones de galaxias cercanas en alta resolución utilizando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) tienen el potencial de aumentar el número de candidatos a agujeros negros."
Los resultados de la observación fueron publicados como Oka et al. "Firma de un Agujero Negro de masa intermedia en la Zona Molecular central de nuestra galaxia", en el "Journal Letters Astrophysical" el 1 de enero de 2016. Los miembros del equipo de investigación son Tomoharu Oka, Reiko Mizuno, Kodai Miura, Shunya Takekawa, todos en la Universidad Keio.
(Arriba) Resultados de la simulación de dos nubes que se mueven afectadas por una fuerte fuente de gravedad compacta. El diagrama muestra los cambios en las posiciones y formas de las nubes sobre un periodo de 900 mil años (a partir de t = 0) a intervalos de 100 mil años. Los ejes están en parsecs (1 parsec = 3,26 años luz).
(Abajo) Comparación de los resultados observacionales (en gris) y la simulación (rojo, magenta y naranja) en términos de la estructura de la forma y la velocidad. Las formas y velocidades de las nubes a 700 mil años en la simulación coinciden con los resultados observacionales.
No hay comentarios:
Publicar un comentario