Los astrónomos han encontrado una masa de agujeros negros dentro del núcleo del cúmulo globular

En el núcleo de NGC 6397, los astrónomos han encontrado algo que no esperaban: concentrar agujeros negros más pequeños que acechan allí en lugar de un agujero negro masivo.

Los cúmulos globulares son sistemas estelares extremadamente densos que albergan estrellas agrupadas. Por lo general, estos sistemas son muy antiguos: la masa globular en la que se centra este estudio, NGC 6397, es casi tan antigua como el propio universo. Este cúmulo se encuentra a 7.800 años luz de distancia, lo que lo convierte en uno de los cúmulos globulares más cercanos a la Tierra. Debido a su núcleo muy denso, se le conoce como la masa colapsada primaria.

Inicialmente, los astrónomos creían que el cúmulo globular contenía un agujero negro de masa media. Este es el tan esperado “eslabón perdido” entre los agujeros negros supermasivos (varios millones de la masa de nuestro sol) que se encuentran en el núcleo de las galaxias, y los agujeros negros de masa estelar (que duplica la masa de nuestro sol) que forma después de colapsar una sola estrella masiva. Su propia existencia es objeto de acalorados debates. Hasta ahora solo se han identificado unos pocos candidatos.

“Encontramos evidencia muy fuerte de una masa invisible en el núcleo denso de un cúmulo globular, pero nos sorprendió que esta masa extra no fuera“ como un punto ”(que esperaría un agujero negro supermasivo solitario) sino más bien extendida, dijo Eduardo. Vitral del Instituto de Astrofísica de París (IAP).) En París, Francia, “a una pequeña fracción del tamaño del bloque”.

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Para descubrir la elusiva masa oculta, Vitral y Gary Mammon, también de IAP, utilizaron las velocidades de las estrellas en el cúmulo para determinar su distribución de masa total, es decir, la masa en estrellas visibles, así como en estrellas más tenues y agujeros negros. Cuanto mayor es la masa en un lugar, más rápido viajan las estrellas a su alrededor.

Los investigadores utilizaron estimaciones previas de los movimientos precisos apropiados de las estrellas (sus movimientos aparentes en el cielo), que permiten determinar sus verdaderas velocidades dentro del cúmulo. Estas medidas precisas de las estrellas en el núcleo del cúmulo solo se pueden realizar con el Hubble durante varios años de observación. Los datos del Hubble se han agregado a medidas de movimiento apropiadas y bien calibradas proporcionadas por el Observatorio Espacial Jaya de la Agencia Espacial Europea que son menos precisas que las observaciones del Hubble en el núcleo.

“Nuestro análisis indicó que las órbitas de las estrellas son casi aleatorias en todo el cúmulo globular, en lugar de ser sistemáticamente circulares o muy rectangulares”, explicó Mammon. Estas formas orbitales de elongación moderada restringen lo que debería ser la masa interna.

Los investigadores concluyeron que el componente invisible solo podría estar hecho de restos de estrellas masivas (enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros) dada su masa, alcance y ubicación. Estos cadáveres estelares se hundieron gradualmente en el centro del cúmulo después de interacciones gravitacionales con estrellas cercanas menos masivas. Un juego de pinball estelar se llama “fricción dinámica”, en el que las estrellas más pesadas en el núcleo del cúmulo están separadas por un intercambio de impulso y las estrellas de menor masa migran a las proximidades del cúmulo.

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“Usamos la teoría de la evolución estelar para concluir que la mayor parte de la masa extra que encontramos estaba en forma de agujeros negros”, dijo Mammon. Otros dos estudios también han sugerido que los restos estelares, en particular los agujeros negros de masa estelar, podrían llenar el interior de los cúmulos globulares. “Nuestro estudio es el primero en presentar tanto la masa como la extensión de lo que parece ser una colección de agujeros en su mayoría negros en un centro de masa globular colapsado”, agregó Vitral.

Los astrónomos también señalan que este hallazgo plantea la posibilidad de que las fusiones de estos agujeros negros estrechamente empaquetados en cúmulos esféricos puedan ser una fuente importante de ondas gravitacionales, que se propagan por el espacio-tiempo. Tales fenómenos se pueden descubrir a través del Experimento del Observatorio de Ondas Gravitacionales Láser, financiado por la National Science Foundation y dirigido por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California y el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, Massachusetts.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea (Agencia Espacial Europea). El telescopio es operado por el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica en Washington, DC

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