Hace tres años, un equipo dirigido por la Universidad de Utah descubrió que una galaxia enana ultracompacta contenía un agujero negro supermasivo, luego la galaxia más pequeña conocida que alberga un agujero negro tan gigante. Los hallazgos sugirieron que las enanas probablemente eran pequeños restos de galaxias más grandes que fueron despojadas de sus capas externas después de chocar con otras. galaxias más grandes.

Ahora, el mismo grupo de astrónomos y colegas de U ha encontrado dos galaxias enanas ultracompactas más con agujeros negros supermasivos. Juntos, los tres ejemplos sugieren que los agujeros negros acechan en el centro de la mayoría de estos objetos, potencialmente duplicando el número de agujeros negros supermasivos conocidos en el universo. Los agujeros negros constituyen un alto porcentaje de la masa total de las galaxias compactas, apoyando la teoría de que las enanas son restos de galaxias masivas que fueron destrozadas por galaxias más grandes.

"Todavía no entendemos completamente cómo se forman y evolucionan las galaxias con el tiempo. Estos objetos pueden decirnos cómo las galaxias se fusionan y chocan, "dice Chris Ahn, candidato a doctorado en el Departamento de Física y Astronomía, y autor principal del estudio internacional que se publicó el lunes en El diario astrofísico . "Quizás una fracción de los centros de todas las galaxias son en realidad estas galaxias compactas despojadas de sus partes externas".

Midiendo galaxias

Los autores midieron dos galaxias enanas ultracompactas, denominados VUCD3 y M59cO, que se encuentran mucho más allá de los brazos espirales de nuestra Vía Láctea, orbitando galaxias masivas en el cúmulo de galaxias Virgo. Detectaron un agujero negro supermasivo en ambas galaxias; El agujero negro de VUCD3 tiene una masa equivalente a 4,4 millones de soles, constituyendo alrededor del 13 por ciento de la masa total de la galaxia, y el agujero negro de M59cO tiene una masa de 5,8 millones de soles, constituyendo alrededor del 18 por ciento de su masa total.

En comparación, el monstruoso agujero negro en el centro de la Vía Láctea tiene una masa de 4 millones de soles, pero constituye menos del .01 por ciento de la masa total de la galaxia.

"Es bastante sorprendente cuando realmente lo piensas. Estas enanas ultracompactas tienen alrededor del 0,1 por ciento del tamaño de la Vía Láctea, sin embargo, albergan agujeros negros supermasivos que son más grandes que el agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia, "se maravilla Ahn.

Para calcular la masa de las galaxias enanas ultracompactas, Los astrónomos midieron el movimiento de las estrellas usando el telescopio Gemini North ubicado en el volcán Mauna Kea en Hawai. Los astrónomos tienen que corregir las distorsiones causadas por la atmósfera terrestre. Dispararon un láser al cielo para hacer una pequeña estrella falsa y movió un espejo cientos de veces por segundo para deshacer la distorsión. Luego aplicaron la técnica a las galaxias enanas ultracompactas, que son tan pequeños que las correcciones son necesarias para medir los movimientos dentro del objeto. La técnica, conocida como óptica adaptativa, enfoca la galaxia una vez borrosa.

También analizaron imágenes del telescopio espacial Hubble para medir la distribución de las estrellas en cada galaxia. y crearon una simulación por computadora que mejor se ajustara a sus observaciones.

Descubrieron que el movimiento de las estrellas en el centro de las galaxias se movía mucho más rápido que los del exterior, una firma clásica de un agujero negro. VUCD3 y M59cO son la segunda y tercera galaxias enanas ultracompactas que contienen un agujero negro supermasivo. lo que sugiere que todas estas enanas pueden albergar objetos chupadores de luz igualmente masivos.

Misterios de galaxias enanas ultracompactas

Los astrónomos descubrieron galaxias enanas ultracompactas a finales de la década de 1990. Los objetos están formados por cientos de millones de estrellas densamente agrupadas en un promedio de 100 años luz de diámetro. Los científicos tomaron medidas para ver qué estaba sucediendo dentro de las galaxias, y algo no cuadraba; las galaxias enanas ultracompactas tenían más masa de la que sus estrellas por sí solas podían dar cuenta. El autor principal Anil Seth, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la U, dirigió el estudio de 2014 que encontró la primera galaxia enana ultracompacta con un agujero negro supermasivo. Los dos estudios dirigidos por U hacen un caso sólido de que los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias son responsables de la masa extra.

Una teoría alternativa de las enanas es que son simplemente cúmulos estelares realmente masivos:grupos de cien mil estrellas nacidas al mismo tiempo. El cúmulo de estrellas más grande de la Vía Láctea es de tres millones de estrellas, y las galaxias enanas ultracompactas son de 10 a 100 veces más grandes que eso. "La pregunta era, '¿Es eso porque forman cúmulos estelares más grandes con el mismo proceso? ¿O son diferentes de alguna manera? Este trabajo demuestra que son diferentes, "Seth continúa.

"Es obvio en retrospectiva, porque el centro de una galaxia normal se parece casi exactamente a estos objetos, pero eso no era lo que la mayoría de la gente pensaba que eran. No estaba convencido de que íbamos a encontrar un agujero negro cuando tomé las observaciones, ", dice Seth." Este es un ejemplo genial de descubrimiento científico y la rapidez con que se puede reorientar nuestra comprensión del universo ".

Agujeros negros y formación de galaxias

Los agujeros negros son áreas con una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Se forman cuando las estrellas colapsan, dejando atrás un agujero negro con una masa densa que ejerce fuerza gravitacional sobre los objetos que lo rodean. Los agujeros negros supermasivos tienen una masa de más de 1 millón de soles, y se cree que están en el centro de todas las grandes galaxias.

Una explicación del agujero negro supermasivo dentro de las galaxias enanas ultracompactas es que las galaxias estuvieron compuestas alguna vez por miles de millones de estrellas. Los autores creen que las enanas fueron "tragadas" y destrozadas por la gravedad de galaxias mucho más grandes. El agujero negro enano ultracompacto es el remanente de su antiguo tamaño masivo. Los hallazgos cambian la forma en que los astrónomos pueden reconstruir cómo se forman y evolucionan las galaxias con el tiempo.

"Sabemos que las galaxias se fusionan y combinan todo el tiempo, así es como evolucionan las galaxias. Nuestra Vía Láctea está devorando galaxias mientras hablamos, "dice Seth." Nuestra imagen general de cómo se forman las galaxias es que las pequeñas galaxias se fusionan para formar grandes galaxias. Pero tenemos una imagen realmente incompleta de eso. Las galaxias enanas ultracompactas nos brindan una línea de tiempo más larga para poder ver lo que sucedió en el pasado ".