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Hallan un agujero negro supermasivo en una galaxia enana ultracompacta

Científicos estadounidenses han descubierto un agujero negro supermasivo en una galaxia enana ultracompacta, la más pequeña en la que se ha encontrado un agujero negro tan grande. El descubrimiento sugiere que los agujeros negros supermasivos podrían ser más abundantes de lo que se creía.

Hallan un agujero negro supermasivo en una galaxia enana ultracompacta

Un astrónomo de la Universidad de Utah (EE.UU.) y sus colegas han descubierto que una galaxia enana ultracompacta alberga un agujero negro supermasivo; se trata de la galaxia más pequeña de la que se sepa que contiene un objeto absorbe-luz tan masivo. El hallazgo sugiere que los agujeros negros enormes pueden ser más comunes de lo que se creía hasta ahora.

"Es el objeto más pequeño y ligero del que sepamos que contiene un agujero negro supermasivo", explica en la nota de prensa de la universidad Anil Seth, autor principal del estudio internacional sobre la galaxia enana, publicado en Nature. "Es también una de las galaxias más repletas de agujeros negros que se conocen."

Los astrónomos utilizaron el telescopio de 8 metros óptico y de infrarrojos Gemini Norte, de Mauna Kea (Hawai), y fotos tomadas por el telescopio espacial Hubble para descubrir que una pequeña galaxia llamada M60-UCD1 tiene un agujero negro con una masa equivalente a 21 millones de soles.

Su hallazgo sugiere que un montón de otras galaxias enanas ultracompactas probablemente contienen también agujeros negros supermasivos, y que esas enanas pueden ser los despojos de otras galaxias más grandes que fueron destrozadas en colisiones con otras galaxias.

"No sabemos de ninguna otra forma de crear un agujero negro tan grande en un objeto tan pequeño", asegura Seth, profesor ayudante de física y astronomía en la Universidad de Utah. "Hay una gran cantidad de galaxias enanas ultracompactas similares, y todas sumadas pueden contener tantos agujeros negros supermasivos como hay en los núcleos de las galaxias normales."

Agujeros negros

Los agujeros negros son estrellas colapsadas y colecciones de estrellas con una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz se escapa de ellos, aunque el material que los rodea a veces puede arrojar chorros de rayos X y otras formas de radiación. Los agujeros negros supermasivos -aquellos con una masa de al menos 1 millón de estrellas como nuestro sol- se cree que están en los centros de muchas galaxias.

El agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene la masa de 4 millones de soles, pero, con todo, es menos del 0,01 por ciento de la masa total de la galaxia, que se estima en unos 50 mil millones de masas solares.

En comparación, el agujero negro supermasivo del centro de la galaxia enana ultracompacta M60-UCD1 es cinco veces más grande que el de la Vía Láctea, con una masa de 21 millones de soles, y es un impresionante 15 por ciento de la masa total de la pequeña galaxia, 140 millones de soles .

"Esto es bastante sorprendente, dado que la Vía Láctea es 500 veces más grande y más de 1.000 veces más pesada que la galaxia enana M60-UCD1", afirma Seth. "Creemos que alguna vez fue una gran galaxia con tal vez 10 mil millones de estrellas en su interior, pero luego pasó muy cerca del centro de una galaxia aún más grande, M60, y en ese proceso todas las estrellas y la materia oscura de la parte exterior del la galaxia fueron arrancadas y se convirtieron en parte de M60", explica. "De eso hace, quizás, unos 10 millones de años. No lo sabemos".

Seth dice que la galaxia M60-UCD1 puede estar condenada a desaparecer, aunque no puede decir cuándo porque la órbita de la galaxia enana alrededor de M60 no se conoce. M60 es una de las galaxias más grandes de lo que los astrónomos conocen como "el universo local."

"Con el tiempo, M60-UCD1 podría fusionarse con el centro de M60, que contiene un monstruoso agujero negro, de 4.500 millones de masas solares -más de 1000 veces más grande que el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia-. Cuando eso suceda, el agujero negro de M60-UCD1 se fusionará con ese monstruoso agujero negro".

Galaxia M60 también está atrayendo a otra galaxia, llamada NGC4647. M60 es unas 25 veces más masiva que NGC4647.

Las galaxias enanas ultracompactas

El estudio -realizado por Seth y otros 13 astrónomos- fue financiado por la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos, la Fundación Alemana para la Investigación y la colaboración Observatorio Gemini, que incluye a la NSF y a organismos científicos de Canadá, Chile, Australia, Brasil y Argentina.

Las galaxias enanas ultracompactas son algunos de los sistemas más densos de estrellas del universo. M60-UCD1 es el más masivo de estos sistemas de los conocidos en la actualidad, con un total de 140 millones de masas solares.

Estas galaxias enanas tienen menos de unos pocos cientos de años luz de diámetro (aproximadamente 1,700 billones de kilómetros de ancho), en comparación con el diámetro de 100.000 años luz de nuestra Vía Láctea.

M60-UCD1 está a aproximadamente 54 millones de años luz de la Tierra. Pero la galaxia enana se encuentra a sólo 22.000 años luz del centro de la galaxia M60, lo cual es "más cerca que la distancia del Sol al centro de la Vía Láctea", explica Seth.

Los astrónomos han debatido si estas galaxias enanas son los centros o núcleos de galaxias más grandes que fueron arrancados durante colisiones con otras galaxias, o si se formaron como cúmulos globulares: grupos de quizás 100.000 estrellas, todas nacidas a la vez. Hay unos 200 cúmulos globulares en la Vía Láctea, y algunas galaxias tienen miles, señala Seth.

La masa

Los astrónomos estimaron la masa del agujero negro supermasivo de la galaxia enana utilizando el telescopio Gemini Norte para medir la velocidad y el movimiento de las estrellas en órbita alrededor de ella, y observaron que la galaxia contiene más masa de la que cabría esperar a partir de la cantidad de luz estelar que emite. Las estrellas del centro de M60-UCD1 se mueven a 370.000 km/h, más rápido de lo que se esperaría que se movieran si no estuviera el agujero negro.

Una teoría alternativa es que M60-UCD1 no tiene un agujero negro supermasivo, y que en su lugar está poblada por una gran cantidad de estrellas masivas y tenues.

Pero Seth dice que las observaciones del equipo de investigación, realizadas con el telescopio Gemini Norte y a partir del análisis de fotografías de archivo del Telescopio Espacial Hubble, revelaron que la masa se ​​concentra en el centro de la galaxia, lo que indica la presencia de un agujero negro supermasivo. Eso sugiere que M60-UCD1 es el núcleo arrancado de lo que una vez fue una galaxia mucho más grande.

La galaxia que fue destrozada y que dejó a M60-UCD1 como remanente tenía unos 10 mil millones de masas solares, es decir, alrededor de una quinta parte de la masa de la Vía Láctea.

Los astrónomos estudiaron M60-UCD1 porque habían publicado un artículo el año pasado que indicaba que la galaxia era una fuente de rayos X y extremadamente densa. Las emisiones de rayos X sugieren que el gas está siendo absorbido por el agujero negro a una velocidad típica de los agujeros negros supermasivos de galaxias mucho más grandes.

Observatorio Gemini

El Observatorio Gemini es una colaboración internacional con dos telescopios idénticos de 8 metros: Gemini Norte, en la isla de Hawai, y Gemini Sur, en Cerro Pachón, en el centro de Chile. Juntos, los telescopios cubren ambos hemisferios del cielo. Los telescopios incorporan tecnologías que permiten recoger y enfocar la luz infrarroja proveniente del espacio, lo que elimina los efectos borrosos de la atmósfera.

Referencia bibliográfica:

Anil C. Seth, Remco van den Bosch, Steffen Mieske, Holger Baumgardt, Mark den Brok, Jay Strader, Nadine Neumayer, Igor Chilingarian, Michael Hilker, Richard McDermid, Lee Spitler, Jean Brodie, Matthias J. Frank, Jonelle L. Walsh. A supermassive black hole in an ultra-compact dwarf galaxy. Nature (2014). DOI: 10.1038/nature13762.

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