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Ciencia y Tecnología / NOV 06 2019 / hace 1 mes

Los agujeros negros grandes ayudaron a crecer los más pequeños

Los agujeros negros grandes ayudaron a crecer los más pequeños

Foto : Pixabay.

50 masas solares se reproducen rutinariamente en su modelo, y las muestras más pesadas crecieron hasta 80 masas solares.

Un equipo internacional de científicos confirmó que los pequeños agujeros negros se acumulan en los centros de las galaxias activas, donde es muy probable que se fusionen entre sí, y este proceso puede repetirse muchas veces. Como resultado, pueden aparecer objetos cuya masa excede los 50 soles o más. El estudio fue publicado en Physical Review Letters.  

Los agujeros negros teóricamente pueden tener una masa en un rango muy amplio. Pero de acuerdo con los conceptos modernos, en el Universo, la mayoría de los agujeros negros de masas estelares, son más pesados que el Sol en varias decenas de veces.

Al mismo tiempo, se cree que los agujeros negros más pesados ​​que alrededor de 40 masas solares no deberían surgir durante las explosiones de supernova, ya que las estrellas con núcleos más masivos deberían terminar sus vidas como una supernova inestable, como resultado de un brote del cual hay no queda ningún agujero negro.

Sin embargo, los datos de las antenas gravitacionales Ligo y Virgo indican la existencia de agujeros negros más masivos. Por ejemplo, la masa estimada de un objeto más grande en la fusión GW170729 es de aproximadamente 50 masas solares. Resulta que o los modelos modernos de evolución estelar necesitan un ajuste significativo, o hay un mecanismo efectivo para el crecimiento de los agujeros negros, que les permite ganar decenas de masas solares en un tiempo limitado. 

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La propuesta 

En 2016, los astrofísicos propusieron una posible forma de tal crecimiento, la cual consiste en fusionar pequeños agujeros negros en órbita alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia activa. Para mantener la actividad del núcleo galáctico, una sustancia que se mueve constantemente en espiral para formar un disco de acreción debe caer constantemente sobre el objeto central. Según diversas estimaciones, decenas de miles de agujeros negros de masas estelares también deberían participar en este movimiento.

Los cálculos de los físicos han demostrado que tener en cuenta diversos efectos, como la gravedad y la fricción contra el gas, debería conducir a la migración de pequeños agujeros negros que han caído en esta región en órbitas con un semi-eje del orden de 300 radios del agujero central. Tal “trampa de migración” debería conducir a un aumento en la probabilidad de una fusión, pero este trabajo no proporciona tales cálculos.

Los astrofísicos de Hungría, India y Estados Unidos, con la participación de Imre Bartos de la Universidad de Florida, decidieron estudiar en detalle el concepto previamente anunciado mediante simulación por computadora.

Los autores utilizaron el método de Monte Carlo para simular varios discos de galaxias activas en las que se creó un número diferente de objetos. Con el tiempo, los agujeros negros entraron en órbitas de “trampa”, donde muy probablemente se fusionaron con la materia caída en la misma área. El agujero resultante de la fusión permaneció en la misma órbita y creció más y más de cada nuevo objeto.

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El modelo parece estar en lo correcto  

Los autores estimaron las probabilidades de las masas finales de agujeros negros y concluyeron que 50 masas solares se reproducen rutinariamente en su modelo, y las muestras más pesadas crecieron hasta 80 masas solares. También llegaron a la conclusión de que el vector de rotación adecuado de los agujeros negros resultantes se dirige en la dirección opuesta con respecto al vector del momento orbital. Esta situación es inusual y no se predice en otros mecanismos propuestos para la formación de tales objetos.

Los datos más detallados sobre ondas gravitacionales, que los científicos esperan recibir en los próximos años, serán lo suficientemente sensibles como para calcular las magnitudes y direcciones de los giros de los agujeros negros antes de la confluencia. Por lo tanto, si resulta que los momentos de movimiento intrínseco y orbital son opuestos para los pares de fusión más masivos, esto confirmará el modelo propuesto.

Anteriormente, los científicos no podían describir al mejor candidato para una supernova inestable por pares, usaban lentes gravitacionales para medir la rotación de los agujeros negros supermasivos y permitían que se formaran planetas alrededor de tales cuerpos.
 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.


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