enorme agujeros negros Tienden a sentarse, bastante estacionarios, en el centro de las galaxias. Pero no todos estos maravillosos cuerpos cósmicos permanecen en su lugar; Algunos pueden estar sesgados, bamboleándose alrededor de galaxias como nómadas cósmicos.
A estos agujeros negros los llamamos «exploradores», y son en gran parte teóricos, porque son difíciles (pero no imposibles) de observar y, por tanto, cuantificar. Pero un nuevo conjunto de simulaciones permitió a un equipo de científicos determinar cuántos vagabundos y dónde están, lo que a su vez podría ayudarnos a identificarlos en el universo.
Esto podría tener implicaciones importantes para nuestra comprensión de cómo se forman y crecen los agujeros negros supermasivos (monstruos de la masa de nuestro sol de millones a miles de millones de veces), un proceso envuelto en un misterio.
Los cosmólogos creen que los agujeros negros supermasivos (SMBH) residen en los núcleos de todas, o al menos la mayoría, de las galaxias del universo. Las masas de estos objetos suelen ser aproximadamente proporcionales a la masa del bulbo galáctico central circundante, lo que indica que la evolución del agujero negro y su galaxia están conectadas de alguna manera.
Pero las rutas de formación de los agujeros negros supermasivos no están claras. Sabemos que los agujeros negros de masa estelar se forman a partir del colapso primario de estrellas masivas, pero este mecanismo no funciona para agujeros negros en una órbita de aproximadamente 55 veces la masa del sol.
Los astrónomos creen que las SMBH crecen acumulando estrellas, gas y polvo, y fusionándose con otros agujeros negros (agujeros muy gruesos en los núcleos de otras galaxias, cuando esas galaxias chocan).
Pero las escalas de tiempo cósmico son muy diferentes de las escalas de tiempo humanas, y el proceso de colisión de dos galaxias puede llevar mucho tiempo. Esto hace que la ventana potencial para la fusión sea muy grande, y el proceso puede retrasarse o incluso evitarse por completo, lo que da como resultado un agujero negro «errante».
Un equipo de astrónomos dirigido por Angelo Ricciarti del Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics utilizó las simulaciones cósmicas de Romulus para estimar la frecuencia con la que esto debería haber sucedido en el pasado y cuántos agujeros negros todavía deambulan hoy.
Esta simulación rastrea automáticamente la evolución orbital de pares de agujeros negros supermasivos, lo que significa que es capaz de predecir qué agujeros negros es probable que alcancen el centro de su nuevo hábitat galáctico y cuánto tiempo debería tomar ese proceso, y cuántos nunca llegan allí.
«Romulus predice que muchos binarios de agujeros negros supermasivos se forman después de varios miles de millones de años de evolución orbital, mientras que algunos SMBH nunca llegarán al centro». Los investigadores escribieron en su artículo.
«Como resultado, se ha encontrado que las galaxias con la masa de la Vía Láctea en Romulus albergan un promedio de 12 agujeros negros supermasivos, que típicamente deambulan en la corona lejos del centro galáctico».
En el universo temprano, hace unos 2000 millones de años después la gran explosiónEl equipo descubrió que los vagabundos superan en número y superan en número a los agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos. Eso significa que producirá la mayor parte de la luz que esperaríamos ver brillar del material alrededor de las SMBH activas, brillando intensamente a medida que gira y se acumula en el agujero negro.
Permanece cerca de su masa de semillas, la masa con la que se formó, y puede haberse originado en galaxias satélites más pequeñas que orbitan galaxias más grandes.
Se supone que algunos de los excursionistas todavía existen hoy, según las simulaciones. En el universo local, debe haber bastantes cosas dando vueltas.
«Descubrimos que el número de agujeros negros errantes es aproximadamente proporcional a la masa de la corona, por lo que esperaríamos miles de agujeros negros errantes en los halos de un cúmulo de galaxias». Los investigadores escribieron.
«A nivel local, estos vagabundos representan alrededor del 10 por ciento del presupuesto masivo del agujero negro local una vez que se contabilizan las masas de semillas».
Estos agujeros negros pueden no estar necesariamente activos y, por lo tanto, serían muy difíciles de detectar. En un próximo artículo, el equipo explorará en detalle las posibles formas en que podemos monitorear a estos vagabundos perdidos.
Entonces todo lo que tenemos que hacer es encontrar los agujeros negros de masa estelar y de masa intermedia que faltan …
La búsqueda fue publicada en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
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