Una muerte estelar revela un agujero negro de masa intermedia
Astrónomos han descubierto un agujero negro de masa intermedia no detectado previamente en una galaxia enana en el momento en que engulló una estrella que se acercó demasiado.
Con este descubrimiento, presentado en Nature Astrponomy, los científicos esperan mejorar su comprensión del crecimiento de los agujeros negros supermasivos en las galaxias masivas.
La destrucción de la estrella, fenómeno conocido como "evento de disrupción de marea", produjo una llamarada de radiación que eclipsó brevemente la luz estelar combinada de la galaxia enana anfitriona y podría ayudar a los científicos a entender mejor las relaciones entre los agujeros negros y las galaxias.
La llamarada fue captada por los astrónomos del Young Supernova Experiment (YSE), un estudio diseñado para detectar explosiones cósmicas y eventos astrofísicos transitorios. El equipo internacional autor del trabajo estuvo dirigido por científicos de la Universidad de California y la Universidad Estatal de Washington, en Estados Unidos, y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague (Dinamarca).
"Este descubrimiento ha suscitado una gran expectación porque podemos utilizar las perturbaciones de marea no sólo para encontrar más agujeros negros de masa intermedia en galaxias enanas tranquilas, sino también para medir sus masas", afirma en un comunicado el coautor Ryan Foley, profesor adjunto de astronomía y astrofísica de la UC Santa Cruz, que ayudó a planificar el estudio YSE.
La primera autora, Charlotte Angus, del Instituto Niels Bohr, destaca que los hallazgos del equipo proporcionan una línea de base para futuros estudios de agujeros negros de tamaño medio.
"El hecho de que hayamos podido captar este agujero negro de tamaño medio mientras devoraba una estrella nos ha ofrecido una oportunidad extraordinaria para detectar lo que, de otro modo, se nos habría ocultado --explica Angus--. Es más, podemos utilizar las propiedades de la propia llamarada para comprender mejor este elusivo grupo de agujeros negros de peso medio, que podrían representar la mayoría de los agujeros negros en los centros de las galaxias".
Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de todas las galaxias masivas, incluida nuestra Vía Láctea. Los astrónomos conjeturan que estas bestias masivas, con millones o miles de millones de veces la masa del sol, podrían haber crecido a partir de agujeros negros más pequeños de "masa intermedia" con miles o cientos de miles de masas solares.
Una de las teorías sobre cómo se formaron estos agujeros negros masivos es que el universo primitivo estaba plagado de pequeñas galaxias enanas con agujeros negros de masa intermedia. Con el tiempo, estas galaxias enanas se habrían fusionado o habrían sido engullidas por galaxias más masivas, cuyos núcleos se combinarían cada vez para aumentar la masa en el centro de la galaxia en crecimiento. Este proceso de fusión acabaría creando los agujeros negros supermasivos que se ven hoy en día.
"Si podemos entender la población de agujeros negros de masa intermedia que hay -cuántos hay y dónde se encuentran- podremos ayudar a determinar si nuestras teorías sobre la formación de agujeros negros supermasivos son correctas", afirma el coautor Enrico Ramírez-Ruiz, profesor de astronomía y astrofísica en la UCSC y profesor Niels Bohr en la Universidad de Copenhague.
No está claro si todas las galaxias enanas tienen agujeros negros de tamaño medio. "Eso es difícil de afirmar, porque detectar agujeros negros de masa intermedia es extremadamente difícil", reconoce Ramírez-Ruiz.
Las técnicas clásicas de búsqueda de agujeros negros, que buscan agujeros negros que se alimentan activamente, no suelen ser lo suficientemente sensibles como para descubrir agujeros negros en los centros de las galaxias enanas. En consecuencia, sólo se sabe que una fracción minúscula de galaxias enanas alberga agujeros negros de masa intermedia. Encontrar más agujeros negros de masa intermedia con eventos de disrupción de marea podría ayudar a resolver el debate sobre cómo se forman los agujeros negros supermasivos.
"Una de las mayores cuestiones abiertas en astronomía es cómo se forman los agujeros negros supermasivos", afirma la coautora Vivienne Baldassare, profesora de física y astronomía de la Universidad Estatal de Washington.
Los datos del Experimento Supernova Joven permitieron al equipo detectar las primeras señales de luz cuando el agujero negro comenzó a devorar la estrella. Captar este momento inicial fue fundamental para descubrir el tamaño del agujero negro, ya que la duración de estos eventos puede utilizarse para medir la masa del agujero negro central.
Este método, que hasta ahora sólo había demostrado funcionar bien con agujeros negros supermasivos, fue propuesto por primera vez por Ramírez-Ruiz y la coautora Brenna Mockler, de la UC Santa Cruz.
"Esta erupción fue increíblemente rápida, pero como nuestros datos de YSE nos proporcionaron mucha información temprana sobre el evento, pudimos precisar la masa del agujero negro con ella", explica Angus.
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