COLISIONES GALÁCTICAS Y AGUJEROS NEGROS HAMBRIENTOS

Cuando pensamos en fenómenos como las colisiones de galaxias, regularmente los imaginamos como una especie de violento cataclismo cósmico, con estrellas yendo y viniendo, incluyendo algunas que se estrellan y explotan, y donde la destrucción a cierta escala es épica.

En realidad, la peor parte se la lleva el gas, que se comprime y da origen a, eso sí, brutales episodios de formación estelar. De hecho, las probabilidades de colisiones estelares, entre estrellas, son realmente muy bajas.

Pero los otros componentes que pueden verse muy afectados son los entornos de los agujeros negros supermasivos y material del cual se alimentan.

Hasta donde sabemos, estos monstruos habitan en el centro de casi todas las galaxias medianas, grandes y enormes, desde las espirales, hasta las elípticas. Muchos de ellos tienen grandes cantidades de gas a su alrededor, pero algo que no entendemos del todo, es qué pasa, durante las colisiones, con los supermasivos y el material que los envuelve.

 

COMIDA PARA SUPERMASIVOS

Existe cualquier cantidad datos observacionales mostrando que los choques galácticos añaden comida (gas principalmente) a los supermasivos, aumentando significativamente su actividad y que lo vemos y cuantificamos en forma de radiación ultravioleta, ondas de radio y rayos X, por ejemplo.

Una parte importante del modelo que “activa” un agujero negro es el “toro o dona” que se piensa tienen alrededor y que sirve para ir concentrando más material y encaminarlo hasta el propio agujero. Otra forma de verlo es como un enorme disco de acreción.

Sin embargo, aún desconocemos mucho sobre la relación entre colisiones galácticas, los agujeros negros supermasivos y su actividad a través del material post-choque.

Obviamente, no podemos ver en tiempo real el proceso completo de la colisión, sino “fotogramas” de una película mucho más extensa y que dura decenas o cientos de millones de años. Por esto, los astrónomos utilizan simulaciones computacionales: para vislumbrar y cuantificar lo que sucede con el gas, las estrellas y los agujeros negros supermasivos, a través del conocimiento físico disponible, aplicado a “partículas virtuales de material” que evolucionan en el tiempo.

Impresión artística del gas alejado de un núcleo galáctico. Crédito: 2021 Miki et al.

Así, un grupo de investigadores de las universidades de Tokio, Tsukuba, Onomichi (Onomichi-shi) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón han realizado simulaciones muy precisas de una variedad de escenarios de colisión entre galaxias y han descubierto que algunos choques pueden reducir la actividad de sus agujeros negros centrales. Dicho de otra manera, las fusiones galácticas podrían dejar sin comida a los supermasivos y apagar su actividad.

La razón de esto es que ciertas colisiones frontales pueden, de hecho, limpiar los núcleos galácticos de la materia que, de otro modo, alimentarían los agujeros negros contenidos en su interior.

Los astrónomos construyeron modelos muy detallados de escenarios de colisión galáctica y los ejecutaron en supercomputadoras.

Visualizaciones del modelo dinámico simulando dos escenarios diferentes. La fila superior muestra una colisión que reduce la actividad del núcleo, la fila inferior muestra una colisión que aumenta la actividad del núcleo. Credito: 2021 Miki et al.

El equipo encontró que, en algunas circunstancias, una pequeña galaxia entrante podría eliminar la materia que rodea al agujero negro supermasivo de la más grande, lo que reduciría su actividad.

Esto lo hicieron analizando la dinámica del material que rodea a los supermasivos y que se piensa tiene forma de toroide, alrededor del agujero negro. Si el gas de la galaxia entrante acelera ese toro por encima de un cierto umbral, entonces la materia sería expulsada de la zona central y el agujero negro pasaría hambre, comentan los investigadores.

En este escenario, se dice que el agujero negro “se apaga” o “deja de ser activo”.

Estos episodios pueden durar millones de años, pero aún no estamos seguros de por cuánto tiempo se mantiene suprimida la actividad del agujero negro, añaden.

Nosotros mismos, en el centro de nuestra Vía Láctea contamos con un agujero negro de unas 4 millones de veces la masa del Sol, llamado Sagitario A*, que se mantiene inactivo y que es estudiado constantemente. Además, existen varias galaxias pequeñas en los linderos de ella y se tiene evidencia de que algunas han colisionado con nuestra galaxia. ¿Podría Sagitario A* haber sido víctima de un evento similar?

Investigaciones como la de Miki et al. podría ayudarnos a comprender mejor la evolución de nuestra propia Vía Láctea.

El artículo de investigación titulado, Destruction of the central black hole gas reservoir through head-on galaxy collisions, que habla al respecto fue publicado esta semana en la revista Nature Astronomy.

Les dejo el enlace para una copia libre del artículo.

Referencias:
https://www.eurekalert.org/emb_releases/2021-01/uot-wgc012221.php
https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2021/20210126-utokyo.html

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