Astrònoms descobreixen un petit forat negre super-massiu

En el disc d'una galàxia nana a 340 milions d'anys llum de distància, astrònoms de la Universitat de Michigan han descobert el forat negre més petit mai observat en el centre d'una galàxia.

Amb tant sols 50 mil vegades la massa del Sol, és més de dues vegades més petit que qualsevol altre objecte conegut del seu tipus. És un total de 100.000 vegades menys massiva que els grans forats negres en el centre d'altres galàxies.

"D'alguna manera, és un petit forat negre super-massiu", va dir Elena Gallo, professora assistent d'astronomia a l'Institut de Literatura, Ciències i les Arts de la Universitat de Michigan (U.M).

Els forats negres són de dos tipus. La varietat "massa estel·lar" té la massa de diversos sols. Es formen quan les estrelles més grans moren i col·lapsen. L'altre tipus "super-massiu" tenen almenys 100.000 vegades la massa del Sol (el recentment trobat és la meitat d'un d'aquests). Aquests es creu que es formen i evolucionen als centres de les galàxies que habiten.

Es creu que totes les grans galàxies, incloent la nostra pròpia Via Làctia, han de tenir un forat negre super-massiu en el seu nucli. L'objecte descobert recentment és un dels primers a ser identificats en una galàxia nana.

Recreació artística del forat negre al centre de la galàxia nana RGG 118
 Crèdit: Observatori de raigs X Chandra

La troballa aporta llum als astrònoms per les similituds importants entre les galàxies de diferents escales. I pel fet que la galàxia nana, anomenada RGG 118, és tan petita, que és poc probable que alguna vegada s'hagi fusionat amb altres galàxies, de manera que ofereix als investigadors una finestra a un univers més jove. Les galàxies més grans es creu que han crescut mitjançant fusions entre elles.

"Aquestes petites galàxies poden servir com a analogia per a les galàxies en l'univers primerenc", va dir Vivienne Baldassare, estudiant de doctorat de la U.M. i primer autor d'un article sobre els resultats, publicats avui (11 d'agost) a la revista Astrophysical Journal Letters. També comenta que "Les galàxies com la nostra Via Làctia, no sabem com eren en la seva joventut" .

"Mitjançant l'estudi de com les galàxies com aquesta creixent i l'alimentació dels seus forats negres i com estan influint entre si, podrem obtenir una millor comprensió de com les galàxies es varen formar en l'univers primerenc".

Com és el cas en la majoria de les galàxies d'avui en dia, el forat negre de la Via Làctia és latent. Les joves o petits galàxies com RGG 118 tenen nuclis actius que encara estan en el procés de deglució d'estrelles, pols i gas. Durant aquest temps tumultuós en la història de les galàxies, el forat negre central ajuda a donar forma a l'evolució del seu amfitrió. Actua com un termòstat, com diu Gallo, regulant tant la temperatura de la galàxia com el moviment de la pols i els gasos que acaben formant estrelles.

Conjunt de les imatges dels observatoris Clay i Xandra

"El forat negre que trobem és actiu i basant-se en les observacions de raigs X, sembla ser que està consumint material a una taxa similar als forats negres actius de les galàxies més massives", explica Baldassare.

Per fer les observacions, l'equip va utilitzar l'Observatori de Raigs X Chandra de la NASA i el Telescopi Clay de 6'5 metres a Xile. RGG 118 va ser trobat gràcies al Sloan Digital Sky Survey.

Els investigadors es van adonar de la massa del forat negre mitjançant l'estudi del moviment del gas a prop del centre de la galàxia a partir de dades de llum visible del Telescopi Clay. Van utilitzar també les dades facilitades per Chandra per esbrinar la brillantor del material al voltant del forat negre a la banda de raigs X.

La lluminositat de raigs X indica als astrònoms la velocitat a la qual el forat negre està xuclant la matèria. RGG 118 està consumint material a un 1 per cent del tipus màxim, que coincideix amb les propietats d'altres forats negres super-massius.

"Aquest petit forat negre super-massiu es comporta de manera molt semblant al seu més gran, i en alguns casos molt més gran, cosins", va dir la coautora Amy Reines, una companya del Hubble al Departament d'Astronomia de la U.M.. "Això ens diu que els forats negres creixen de manera similar sense importar la seva mida".

Els astrònoms encara no entenen com es formen els forats negres super-massius. Algunes hipòtesis apunten de que els núvols gegants de gas serveixen de llavors seves. Uns altres creuen que son el fruit d'estrelles gegantines del voltant de 100 vegades la massa del sol.

L'estudi du per nom "A ~ 50.000 masses solars del Forat Negre en el Nucli de RGG 118". La investigació ha estat finançada per la Fundació Nacional per a la Ciència i la NASA.

Vist a Michigan News (U.M.)