Cuando se produce una fusión de galaxias entre dos galaxias ricas en gas, todas las estrellas y el gas de las galaxias se vuelven muy compactos. Este entorno obliga a los agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia a unirse.
"Por primera vez, hemos demostrado cómo los agujeros negros supermasivos pueden unirse rápidamente en fusiones de galaxias ricas en gas", dice el autor principal, el Dr. Michael Tremmel del ICRAR.
"Descubrimos que los entornos estelares de las galaxias ricas en gas permiten que los agujeros negros supermasivos se acerquen entre sí y, al mismo tiempo, el gas dentro de estos entornos elimina suficiente energía para permitir que los agujeros negros supermasivos se unan".
Los mecanismos de unión de los agujeros negros supermasivos en las grandes fusiones se han clasificado tradicionalmente en dos categorías:“relajación violenta” y “fricción dinámica”.
"La relajación violenta describe un escenario en el que un agujero negro binario supermasivo se encuentra en una cúspide estelar fría que sacude violentamente los agujeros negros centrales para unirse", dice el coautor Dr. Duncan Forgan, del ICRAR.
"Sin embargo, descubrimos que incluso para galaxias muy masivas con entornos estelares centrales muy densos, los tiempos de relajación son demasiado largos, y el entorno estelar destruye el sistema binario inicial de agujeros negros supermasivos antes de que se produzca la unión".
El otro mecanismo es la fricción dinámica. Esto describe la lenta transferencia de energía e impulso desde un agujero negro supermasivo central a las estrellas circundantes.
"La fricción dinámica sólo es eficaz si el agujero negro supermasivo central está rodeado por un cúmulo estelar compacto", afirma el Dr. Tremmel.
"Como muchas galaxias tienen agujeros negros supermasivos centrales, que no están incrustados en cúmulos estelares compactos, nos dimos cuenta de que necesitábamos descubrir si había otra forma de que los agujeros negros supermasivos se fusionaran rápidamente".
Para sus simulaciones, los investigadores utilizaron el código de N cuerpos GAEA, que es particularmente adecuado para modelar fusiones de galaxias ricas en gas.
"Si bien el trabajo anterior estaba limitado por la resolución computacional y, por lo tanto, solo podía resolver parcialmente estos densos entornos estelares, utilizamos una nueva técnica de acercamiento que nos permite resolver estas regiones con un detalle sin precedentes", dice el coautor, el profesor Lucio Mayer, también de ICRAR.
"Descubrimos que las fusiones de galaxias ricas en gas pueden producir muy rápidamente entornos estelares extremadamente densos alrededor de los agujeros negros supermasivos que se fusionan y este entorno denso puede drenar rápidamente la energía del sistema binario, provocando que los agujeros negros supermasivos se unan en unos 100 millones de años".
Esta investigación fue publicada en The Astrophysical Journal Letters.
