Hallan gran agujero negro en una "galaxia enana ultra compacta"

Un equipo de astrónomos ha descubierto que una galaxia enana ultra compacta alberga un agujero negro supermasivo, lo que la convierte en la galaxia más pequeña conocida que contiene un objeto así tan masivo. El hallazgo, que se detalla en Nature, sugiere que enormes agujeros negros pueden ser más comunes de lo que se creía anteriormente.

"Es el objeto más pequeño y ligero que sabemos que contiene un agujero negro supermasivo", apunta Anil Seth, autor principal del estudio internacional de la galaxia enana y astrónomo de la Universidad de Utah, Estados Unidos.

Los expertos utilizaron el telescopio óptico/infrarrojo de 8,1 metros de Gemini ubicado en el hemisferio norte, en el volcán Mauna Kea, en Hawai, Estados Unidos, y tomaron fotos conel 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 también contienen agujeros negros supermasivos y esas enanas pueden ser los restos de galaxias más grandes que fueron destrozadas durante las colisiones con otras galaxias.

"No sabemos de ninguna otra manera en la que se pueda formar un agujero negro tan grande en un objeto tan pequeño --subraya Seth, profesor asistente de Física y Astronomía en la Universidad de Utah--. Hay una gran cantidad de galaxias enanas ultracompactas similares y juntas pueden contener mayor cantidad de agujeros negros supermasivos como los que hay en los centros de las galaxias normales".

Un agujero negro de la Vía Láctea

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

El agujero negro supermasivo central en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene la masa de cuatro millones de soles, pero de lo pesado que es, tiene menos del 0,01 por ciento de la masa total de la galaxia, que se estima en unos 50.000 millones de masas solares.

Posible condena de esta galaxia enana

En comparación, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia enana ultra compacta M60-UCD1 es cinco veces más grande que 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 de 140 millones de soles. "Es bastante sorprendente, dado que la Vía Láctea es 500 veces más grande y más de mil veces más pesada que la galaxia enana M60-UCD1", destaca Seth.

"Creemos que fue una vez una gran galaxia con tal vez 10.000 millones de estrellas en ella, pero entonces pasó muy cerca del centro de una galaxia aún más grande, M60, y en ese proceso todas las estrellas y la materia oscura en la parte exterior de la galaxia quedaron desgarradas y se convirtieron en parte de M60", argumenta. "Eso fue quizás hace diez millones de años", sugiere.

Los agujeros negros son estrellas colapsadas con una gravedad tan fuerte que incluso la luz es atraída hacia ellos

Seth dice que la galaxia enana ultracompacta M60-UCD1 puede estar condenada, 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 en lo que los astrónomos se refieren como "el universo local" y, de hecho, está tirando de otra galaxia, llamada NGC4647. M60 es unas 25 veces más masiva que NGC4647.

"Con el tiempo, esto podría fusionarse con el centro de M60, que tiene un monstruoso agujero negro en ella, con 4,5 millones de masas solares, más de mil veces más grande que el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia. Cuando eso suceda, el agujero negro que encontramos en M60-UCD1 se fusionará con este monstruoso agujero negro", vaticina.

El estudio, realizado por Seth y otros 13 astrónomos, fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos, la Fundación Alemana para la Investigación y la colaboración del Observatorio Gemini, que incluye la NSF y organismos científicos de Canadá, Chile, Australia, Brasil y Argentina.

Las galaxias enanas ultracompactas son algunos de los sistemas más densos de estrellas en el universo. M60-UCD1 es el más masivo de estos sistemas 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 o cerca de 320 billones de billones de millas, pero la galaxia enana se encuentra a sólo 22.000 años luz del centro de la galaxia M60, que "está más cerca de lo que el sol está del centro de la Vía Láctea", dice Seth.

Las galaxias enanas ultracompactas son algunos de los sistemas más densos de estrellas en el universo

Los astrónomos han debatido si estas galaxias enanas son los centros o núcleos de galaxias más grandes que fueron arrancados durante las colisiones con otras galaxias, o si se formaron como grupos globulares despojados, conjuntos de quizás 100.000 estrellas, todos nacidos juntos. Hay unos 200 cúmulos globulares en la Vía Láctea y algunas galaxias tienen miles, apunta Seth.

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 mostraron que la galaxia contiene más masa de la que cabría esperar por la cantidad de luz estelar que emite. Las estrellas en el centro de M60-UCD1 mueven a 230.000 millas por hora, más rápido de lo que se esperaría de las estrellas que se mueven sin el agujero negro.

Una teoría alternativa es que M60-UCD1 no tiene un agujero negro supermasivo, pero en su lugar está poblada por una gran cantidad de estrellas masivas y tenues. Pero Seth dice las observaciones 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 despojado de lo que una vez fue una galaxia mucho más grande y que otras galaxias enanas ultracompactas también puede albergar enormes agujeros negros, insiste Seth. La galaxia que se desnudó y dejó M60-UCD1 como un remanente era de unos 10.000 millones de masas solares o 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 mostraba 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 en galaxias mucho más grandes.