Se hallaron agujeros masivos en los centros de casi todas las galaxias, donde las galaxias más grandes -que son también las que están sumergidas en los más grandes halos de materia oscura- albergan los agujeros negros más masivos. Esto llevó a la especulación de que hay una relación directa entre la materia oscura y los agujeros negros.Izquierda: Galaxia del Sombrero (M 104 o NGC 4594), es un ejemplo de galaxia con bulbo. Contiene un agujero negro con una masa equivalente a mil millones de Soles, de acuerdo a mediciones de Kormendy y Bender en 1996. Crédito: ESO.
Científicos del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, la Universidad del Observatorio de Múnich y la Universidad de Texas en Austin ahora han realizado un estudio extensivo de galaxias para demostrar que la masa de los agujeros negros no está directamente relacionada con la masa del halo de materia oscura sino que parece estar determinado por la formación del bulbo galáctico.
Las galaxias como nuestra Vía Láctea, consisten de miles de millones de estrellas, además de grandes cantidades de gas y polvo. La mayor parte es observada en diferentes longitudes de onda, desde radio e infrarrojo para objetos más fríos a óptico y rayos-X para las partes que han sido calentadas a altas temperaturas.
Sin embargo, también hay dos componentes importantes que no emiten ninguna luz y sólo pueden ser detectados a partir de su efecto gravitacional.
Todas las galaxias están inmersas en halos de materia oscura, la cual se extiende más allá del borde visible de la galaxia y domina su masa total. Este componente no puede ser observado directamente, sino a través de mediciones de sus efectos en el movimiento de las estrellas, gas y polvo.
La naturaleza de esta materia oscura es aún desconocida, pero los científicos creen que está formada de partículas caóticas diferentes a la materia normal (bariónica), de la cual, nosotros, la Tierra, el Sol y las estrellas estamos hechos.
El otro componente invisible en una galaxia es el agujero negro supermasivo en su centro. Nuestra propia Vía Láctea alberga un agujero negro, que es cerca de cuatro millones de veces más denso que nuestro Sol.
Estos objetos, o incluso más grandes, fueron hallados en todas las galaxias luminosas con bulbos centrales donde la búsqueda directa es posible; se cree que la mayor parte, y probablemente todas las galaxias con bulbos, contienen un agujero negro central. Sin embargo, este componente no puede ser observado directamente, la masa del agujero negro sólo puede ser inferida a partir de su interacción gravitatoria, modificando el movimiento de las estrellas cercanas a él.
En 2002, se especulaba que existiría una correlación estrecha entre la masa del agujero negro y las velocidades de rotación centrífuga de los discos galácticos, el cual es dominado por el halo de materia oscura, sugiriendo que la física desconocida de materia oscura caótica de alguna manera controla el crecimiento de los agujeros negros.
Por otro lado, ya se había demostrado algunos años antes que la masa del agujero negro está bien correlacionada con la masa del bulbo galáctico o luminosidad. Ya que las galaxias más grandes en general también contienen bulbos más grandes, no quedó claro qué correlación es la que prevalece en el crecimiento de los agujeros negros.
Para demostrar esta idea, los astrónomos John Kormendy de la Universidad de Texas y Ralf Bender del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre y la Universidad del Observatorio de Múnich llevaron a cabo observaciones espectrales de alta calidad de muchos discos, bulbos y pseudo-bulbos galácticos.
La exactitud aumentada de los parámetros de dinámica galáctica resultantes los llevó a la conclusión de que casi no existe correlación entre la materia oscura y los agujeros negros.
Al estudiar galaxias inmersas en halos masivos de materia oscura con grandes velocidades de rotación, pero bulbos pequeños o sin ellos, John Kormendy y Ralf Bender trataron de responder esta pregunta.
De hecho encontraron que las galaxias sin bulbo -incluso si estaban inmersas en halos masivos de materia oscura- en el mejor de los casos pueden contener agujeros negros de muy baja masa. Así, pudieron demostrar que el crecimiento de agujeros negros está principalmente conectado a la formación de bulbos galácticos y no a la materia oscura.
"Es difícil concebir cómo la materia oscura de baja densidad no baríonica, ampliamente distribuida puede influir en el crecimiento de un agujero negro en un volúmen muy pequeño en lo profundo de una galaxia," dijo Ralf Bender del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre y la Universidad del Observatorio de Múnich.
John Kormendy agregó: "Parece mucho más plausible que los agujeros negros crezcan a partir del gas en su vecindario, primeramente cuando las galaxias se están formando."
En el caso aceptado de formación de estructura, las fusiones de galaxias ocurren frecuentemente, lo cual altera los discos, permite que el gas caiga en el centro y así inicie una explosión de nacimientos estelares y alimente agujeros negros. Las observaciones llevadas a cabo por Kormendy y Bender indican que este debe ser de hecho el proceso dominante en la formación y crecimiento de agujeros negros.
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Artículo en Astronomy.com
Fuente: Astronomy.com
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