¿Qué es un agujero negro supermasivo?

En 1971, los astrónomos ingleses Donald Lynden-Bell y Martin Rees plantearon la hipótesis de que un agujero negro supermasivo (SMBH) reside en el centro de nuestra Galaxia de la Vía Láctea. Esto se basó en su trabajo con las galaxias de radio, que demostraron que las cantidades masivas de energía irradiadas por estos objetos eran debido a que el gas y la materia se acrecentaban en un agujero negro en su centro. En 1974, la primera evidencia de este SMBH fue encontrada cuando los astrónomos detectaron una fuente de radio masiva procedente del centro de nuestra galaxia. Esta región, que ellos llamaron Sagitario A*, es más de 10 millones de veces más masiva que nuestro propio Sol. Desde su descubrimiento, los astrónomos han encontrado pruebas de que hay agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de las galaxias espirales y elípticas en el Universo observable.

Los agujeros negros supermasivos (SMBH) se distinguen de los agujeros negros de menor masa de varias maneras. Para los iniciados, puesto que los SMBH tienen una masa mucho más alta que los agujeros negros más pequeños, también tienen una densidad media más baja. Esto se debe al hecho de que con todos los objetos esféricos, el volumen es directamente proporcional al cubo del radio, mientras que la densidad mínima de un agujero negro es inversamente proporcional al cuadrado de la masa.

Además, las fuerzas de marea en la vecindad del horizonte de sucesos son significativamente más débiles para los agujeros negros masivos. Al igual que con la densidad, la fuerza de marea en un cuerpo en el horizonte de sucesos es inversamente proporcional al cuadrado de la masa. Como tal, un objeto no experimentaría fuerza de marea significativa hasta que estuviera muy profundamente en el agujero negro.

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Visión de Sagitarius A*

La forma en que se forman los SMBH sigue siendo objeto de mucho debate académico. Los astrofísicos creen en gran medida que son el resultado de fusiones de agujeros negros y la acumulación de materia. Pero donde se originan las “semillas” (es decir, los progenitores) de estos agujeros negros, es donde ocurre el desacuerdo. Actualmente, la hipótesis más obvia es que son los restos de varias estrellas masivas que explotaron, las cuales fueron formadas por la acumulación de materia en el centro galáctico.

Otra teoría es que antes de las primeras estrellas formadas en nuestra galaxia, una gran nube de gas se derrumbó en una “qausi-estrella, una estrella hipotética muy masiva” que se volvió inestable a las perturbaciones radiales. Entonces se convirtió en un agujero negro de unas 20 Masas Solares sin la necesidad de una explosión de supernova. Con el tiempo, aceleró rápidamente la masa para convertirse en un agujero negro intermedio y luego supermasivo.

En otro modelo, un denso núcleo estelar experimentó el colapso del núcleo como resultado de la dispersión de velocidad en su núcleo, que ocurrió a velocidades relativistas debido a la capacidad calorífica negativa. Por último, existe la teoría de que los agujeros negros primordiales pueden haber sido producidos directamente por presión externa inmediatamente después del Big Bang. Estas y otras teorías siguen siendo teóricas por el momento.

Varias líneas de evidencia apuntan hacia la existencia de un SMBH en el centro de nuestra galaxia. Aunque no se han hecho observaciones directas de Sagitario A*, su presencia se ha inferido de la influencia que tiene sobre los objetos circundantes. El más notable de estos es S2, una estrella que fluye una órbita elíptica alrededor de la fuente de radio Sagitario A*.

S2 tiene un período orbital de 15,2 años y alcanza una distancia mínima de 18 mil millones de km desde el centro del objeto central. Sólo un objeto supermasivo podría explicar esto, ya que no se puede discernir ninguna otra causa. Y gracias a los parámetros orbitales de S2, los astrónomos han podido producir estimaciones sobre el tamaño y la masa del objeto.

Por ejemplo, los movimientos de S2 han llevado a los astrónomos a calcular que el objeto en el centro de su órbita no debe tener menos de 4,1 millones de Masas Solares (8,2 × 10³³ toneladas métricas). Además, el radio de este objeto tendría que ser menor que 120 AU, de lo contrario S2 colisionaría con él.

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Sin embargo, la mejor evidencia hasta la fecha fue proporcionada en 2008 por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y el Grupo de Centro Galáctico de UCLAs. Usando los datos obtenidos durante un período de 16 años por el Very Large Telescope de ESO y el telescopio Keck, pudieron no sólo estimar con precisión la distancia al centro de nuestra galaxia (27.000 años luz de la Tierra), sino también rastrear las órbitas de las estrellas.

Otra indicación de la presencia de Sagitario A* se produjo el 5 de enero de 2015, cuando la NASA informó de una llamarada de rayos X récord proveniente del centro de nuestra galaxia. Basados en las lecturas del Observatorio de rayos X de Chandra, informaron emisiones que eran 400 veces más brillantes que de costumbre. Estos se piensan que son el resultado de un asteroide que cayó en el agujero negro, o por el enredo de líneas del campo magnético dentro del gas que fluye en él.

Los astrónomos también han encontrado evidencias de SMBHs en el centro de otras galaxias dentro del Grupo Local y más allá. Estos incluyen la galaxia Andromeda (M31) y la galaxia elíptica M32, y la lejana galaxia espiral NGC 4395. Esto se basa en el hecho de que las estrellas y las nubes de gas cerca del centro de estas galaxias muestran un aumento observable en la velocidad.

El estudio de los agujeros negros todavía está en su infancia. Y lo que hemos aprendido en las últimas décadas ha sido emocionante e inspirador. Ya sean de masas bajas o supermasivos, los agujeros negros son una parte integral de nuestro Universo y juegan un papel activo en su evolución.

¿Quién sabe lo que encontraremos mientras nos fijamos más en el Universo? Tal vez algún día la tecnología, y la audacia pura, existirá para que podamos tratar de pico bajo el velo de un horizonte de eventos. ¿Se imaginan eso?

Les aconsejamos la lectura de otras publicaciones de nuestro blog relacionadas con los agujeros negros como…

¿Dónde se ubica el agujero negro más cercano? http://blog.meteorologiaespacial.es/2016/03/18/donde-esta-agujero-negro-mas-cercano/

¿Cómo matar a un agujero negro? http://blog.meteorologiaespacial.es/2015/10/11/como-matar-a-un-agujero-negroque-sucederia-si-se-acercara-uno-al-sistema-solar/

 

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