Los astrónomos del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin han descubierto un inusualmente grande Calabozo en el corazón de uno de Vía LácteaGalaxias enanas satélite, llamadas Leo I. Casi tan masivo como el agujero negro en nuestra propia galaxia, el descubrimiento podría redefinir nuestra comprensión de cómo evolucionan todas las galaxias, los bloques de construcción del universo. El trabajo se publica en un número reciente de El diario astrofísico.
El equipo decidió estudiar a Leo I por su peculiaridad. A diferencia de la mayoría de las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea, Leo I no contiene mucha materia oscura. Los investigadores midieron el perfil de materia oscura de Leo I, es decir, cómo cambia la densidad de la materia oscura desde los bordes exteriores de la galaxia hacia el centro. Lo hicieron midiendo su atracción gravitacional sobre las estrellas: cuanto más rápido se mueven las estrellas, más materia queda atrapada en sus órbitas. En particular, el equipo quería saber si la densidad de la materia oscura aumenta hacia el centro de la galaxia. También querían saber si la medición de su perfil sería compatible con las anteriores tomadas utilizando datos de telescopios más antiguos combinados con modelos de computadora.
Los astrónomos del Observatorio McDonald han descubierto que Leo I (detalle), una diminuta galaxia satélite de la Vía Láctea (imagen principal), tiene un agujero negro casi tan masivo como el de la Vía Láctea. Leo I es 30 veces más pequeño que la Vía Láctea. El resultado podría indicar cambios en la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de la galaxia. Crédito: ESA / Gaia / DPAC; SDSS (inserción)
Dirigido por la reciente estudiante de doctorado de UT Austin María José Bustamante, el equipo incluye a los astrónomos de UT Eva Noyola, Karl Gebhardt y Greg Zeimann, así como a colegas del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Alemania.
Para sus observaciones, utilizaron un instrumento único llamado VIRUS-W en el telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros del Observatorio McDonald.
Cuando el equipo introdujo sus datos mejorados y modelos sofisticados en una supercomputadora en el Centro de Computación Avanzada de Texas de UT Austin, obtuvieron un resultado sorprendente.
“Los modelos gritan que se necesita un agujero negro en el centro; realmente no necesitas mucha materia oscura ”, dijo Gebhardt. “Tienes una galaxia muy pequeña que está cayendo en la Vía Láctea, y su agujero negro es casi tan masivo como el de la Vía Láctea. La relación de masa es absolutamente enorme. La Vía Láctea es dominante; el agujero negro de Leo I es casi comparable. ”El resultado no tiene precedentes.
Los investigadores dijeron que el resultado fue diferente de los estudios anteriores de Leo I debido a una combinación de mejores datos y simulaciones de supercomputadoras. La densa región central de la galaxia estaba en gran parte inexplorada en estudios anteriores, que se centraron en las velocidades de las estrellas individuales. El estudio actual mostró que para las pocas velocidades que se tomaron en el pasado, hubo una tendencia hacia velocidades bajas. Esto, a su vez, disminuyó la cantidad inferida de materia encerrada en sus órbitas.
El Telescopio Harlan J. Smith de 2.7 metros (107 pulgadas) de la Universidad de Texas en el Observatorio Austin McDonald. Crédito: Observatorio Marty Harris / McDonald
Los nuevos datos se concentran en la región central y no se ven afectados por este sesgo. La cantidad de materia inferida encerrada en las órbitas de las estrellas se disparó.
El hallazgo podría socavar la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias, ya que «no hay explicación para este tipo de agujero negro en las galaxias esferoidales enanas», dijo Bustamante.
El resultado es aún más importante ya que los astrónomos han utilizado galaxias como Leo I, llamadas «galaxias esferoidales enanas» durante 20 años para comprender cómo se distribuye la materia oscura dentro de las galaxias, añadió Gebhardt. Este nuevo tipo de fusión de agujeros negros también da a los observatorios de ondas gravitacionales una nueva señal para la investigación.
«Si la masa del agujero negro Leo I es alta, esto podría explicar cómo crecen los agujeros negros en galaxias masivas», dijo Gebhardt. Eso es porque, con el tiempo, a medida que las galaxias pequeñas como Leo I caen en galaxias más grandes, el agujero negro de la galaxia más pequeña se fusiona con el de la galaxia más grande, aumentando su masa.
Construido por un equipo de MPE en Alemania, el VIRUS-W es el único instrumento en el mundo que puede realizar este tipo de estudio de perfiles de materia oscura. Noyola señaló que muchas galaxias enanas del hemisferio sur son buenos objetivos para esto, pero ningún telescopio del hemisferio sur está equipado para ello. Sin embargo, el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) ahora en construcción Chile fue, en parte, diseñado para este tipo de obra. UT Austin es socio fundador de GMT.
Referencia: «Análisis dinámico de la materia oscura y la masa del agujero negro central en la enana esferoidal de Leo I» por MJ Bustamante-Rosell, Eva Noyola, Karl Gebhardt, Maximilian H. Fabricius, Ximena Mazzalay, Jens Thomas y Greg Zeimann, 5 de noviembre , 2021, El diario astrofísico.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac0c79
