Agujero negro de masa intermedia
De Wikipedia, la enciclopedia libre
  (Redirigido desde el agujero negro de masa intermedia )
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
El cúmulo globular Mayall II (M31 G1) es un posible candidato para albergar un agujero negro de masa intermedia en su centro [1]

Un agujero negro de masa intermedia ( IMBH ) es una clase de agujero negro con masa en el rango de 10 2 –10 5 masas solares : significativamente más que los agujeros negros estelares pero menos que los 10 5 –10 9 agujeros negros supermasivos de masa solar . [2] [3] Se han descubierto varios objetos candidatos a IMBH en nuestra galaxia y otras cercanas, basándose en observaciones indirectas de la velocidad de la nube de gas y del espectro de disco de acreción de varias fuerzas probatorias.

La señal de onda gravitacional GW190521 detectada el 21 de mayo de 2019 resultó de la fusión de dos agujeros negros, con un peso de 85 y 65 masas solares, con el agujero negro resultante con un peso de 142 masas solares.

Evidencia observacional

La señal de onda gravitacional GW190521 , que ocurrió el 21 de mayo de 2019 a las 03:02:29 UTC, [4] y se publicó el 2 de septiembre de 2020, [5] [6] [7] resultó de la fusión de dos agujeros negros, con un peso 85 y 65 masas solares, con el agujero negro resultante que pesa 142 masas solares, y 9 masas solares se irradian como ondas gravitacionales. [8] [5] [6] [7]

Antes de eso, la evidencia más sólida de IMBH proviene de unos pocos núcleos galácticos activos de baja luminosidad . [9] Debido a su actividad, es casi seguro que estas galaxias contienen agujeros negros en acumulación y, en algunos casos, las masas de los agujeros negros pueden estimarse utilizando la técnica de mapeo de reverberación . Por ejemplo, la galaxia espiral NGC 4395 a una distancia de aproximadamente 4 Mpc parece contener un agujero negro con una masa de aproximadamente 3,6 × 10 5 masas solares. [10] [ ¿relevante? ]

La muestra actualizada más grande de agujeros negros de masa intermedia incluye 305 candidatos [11] seleccionados mediante un análisis sofisticado de un millón de espectros ópticos de galaxias recogidos por el Sloan Digital Sky Survey. [12] Se detectó emisión de rayos X de 10 de estos candidatos [11], lo que confirma su clasificación como IMBH.

Se sospecha que algunas fuentes de rayos X ultraluminosos (ULX) en galaxias cercanas son IMBH, con masas de cien a mil masas solares . [13] Los ULX se observan en regiones de formación de estrellas (por ejemplo, en la galaxia de explosión estelar M82 [14] ), y aparentemente están asociados con cúmulos de estrellas jóvenes que también se observan en estas regiones. Sin embargo, solo una medición de masa dinámica del análisis del espectro óptico de la estrella compañera puede revelar la presencia de un IMBH como el acreador compacto del ULX.

Se ha afirmado que algunos cúmulos globulares contienen IMBH, según las mediciones de las velocidades de las estrellas cerca de sus centros; la figura muestra un objeto candidato. Sin embargo, ninguna de las detecciones reclamadas ha resistido el escrutinio. [9] Por ejemplo, los datos de M31 G1 , el objeto que se muestra en la figura, se pueden ajustar igualmente bien sin un objeto central masivo. [15]

Se puede obtener evidencia adicional de la existencia de IMBH a partir de la observación de la radiación gravitacional , emitida por un binario que contiene un IMBH y un remanente compacto u otro IMBH. [16] [17]

Por último, la relación M-sigma predice la existencia de agujeros negros con masas de 10 4 a 10 6 masas solares en las galaxias de baja luminosidad. [ cita requerida ]

Descubrimientos potenciales

RX J1140.1 + 0307 es una galaxia espiral, centrada en un agujero negro más ligero de masa intermedia. [18]

En noviembre de 2004, un equipo de astrónomos informó del descubrimiento de GCIRS 13E , el primer agujero negro de masa intermedia en nuestra galaxia, que orbita a tres años luz de Sagitario A * . [19] Este agujero negro mediano de 1.300 masas solares se encuentra dentro de un cúmulo de siete estrellas, posiblemente el remanente de un cúmulo estelar masivo que ha sido destruido por el Centro Galáctico . Esta observación puede apoyar la idea de que los agujeros negros supermasivos crecen al absorber los agujeros negros más pequeños y las estrellas cercanas. Sin embargo, en 2005, un grupo de investigación alemán afirmó que la presencia de un IMBH cerca del centro galáctico es dudosa, basándose en un estudio dinámico del cúmulo de estrellas en el que se decía que residía el IMBH. [20]Un IMBH cerca del centro galáctico también podría detectarse a través de sus perturbaciones en estrellas que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo. [21]

En enero de 2006, un equipo dirigido por Philip Kaaret de la Universidad de Iowa anunció el descubrimiento de una oscilación cuasiperiódica de un candidato de agujero negro de masa intermedia localizado utilizando el Explorador de sincronización de rayos X Rossi de la NASA . El candidato, M82 X-1 , está orbitado por una estrella gigante roja que está derramando su atmósfera en el agujero negro. [22]Ni la existencia de la oscilación ni su interpretación como período orbital del sistema son totalmente aceptadas por el resto de la comunidad científica, ya que la periodicidad reivindicada se basa solo en unos cuatro ciclos, lo que significa que es posible que se trate de una variación aleatoria. . Si el período es real, podría ser el período orbital, como se sugiere, o un período superorbital en el disco de acreción, como se ve en muchos otros sistemas. [ cita requerida ]

En 2009, un equipo de astrónomos dirigido por Sean Farrell descubrió HLX-1 , un agujero negro de masa intermedia con un cúmulo más pequeño de estrellas a su alrededor, [23] en la galaxia ESO 243-49. Esta evidencia sugirió que ESO 243-49 tuvo una colisión galáctica con la galaxia HLX-1 y absorbió la mayor parte de la materia de la galaxia más pequeña.

Un equipo del radiotelescopio CSIRO en Australia anunció el 9 de julio de 2012 que había descubierto el primer agujero negro de masa intermedia. [24]

En 2015, un equipo de la Universidad de Keio en Japón encontró una nube de gas ( CO-0.40-0.22 ) con una dispersión de velocidad muy amplia. [25] Realizaron simulaciones y concluyeron que un modelo con un agujero negro de alrededor de cien mil masas solares sería el mejor ajuste para la distribución de velocidades. [26] Sin embargo, un trabajo posterior señaló algunas dificultades con la asociación de nubes de dispersión de alta velocidad con agujeros negros de masa intermedia y propuso que tales nubes podrían ser generadas por supernovas . [27] Los estudios teóricos adicionales de la nube de gas y los candidatos IMBH cercanos no han sido concluyentes, pero han reabierto la posibilidad. [28]

En 2017, se anunció que un agujero negro de unos pocos miles de masas solares podría estar ubicado en el cúmulo globular 47 Tucanae . Esto se basó en las aceleraciones y distribuciones de los púlsares en el cúmulo; [29] sin embargo, un análisis posterior de un conjunto de datos actualizado y más completo sobre estos púlsares no encontró evidencia positiva de esto. [30]

En 2018, el equipo de la Universidad de Keio encontró varias corrientes de gas molecular orbitando alrededor de un objeto invisible cerca del centro galáctico, designado HCN-0.009-0.044 , sugirió que es un agujero negro de treinta y dos mil masas solares y, de ser así, es el tercer IMBH descubierto en la región. [31]

Las observaciones en 2019 encontraron evidencia de un evento de onda gravitacional ( GW190521 ) que surge de la fusión de dos agujeros negros de masa intermedia, con masas de 66 y 85 veces la del Sol. [32] En septiembre de 2020 se anunció que el agujero negro fusionado resultante pesaba 142 masas solares, con 9 masas solares irradiadas como ondas gravitacionales. [8] [5] [6] [7]

En 2020, los astrónomos informaron del posible hallazgo de un agujero negro de masa intermedia, llamado 3XMM J215022.4-055108, en la dirección de la constelación de Acuario , a unos 740 millones de años luz de la Tierra. [33] [34]

Origen

Los agujeros negros de masa intermedia son demasiado masivos para ser formados por el colapso de una sola estrella, que es como se cree que se forman los agujeros negros estelares . Sus entornos carecen de las condiciones extremas, es decir, alta densidad y velocidades observadas en los centros de las galaxias, que aparentemente conducen a la formación de agujeros negros supermasivos . Hay tres escenarios de formación postulados para IMBH. El primero es la fusión de agujeros negros de masa estelar y otros objetos compactos mediante acreción . El segundo es la colisión descontrolada de estrellas masivas en densos cúmulos estelares y el colapso del producto de la colisión en un IMBH. El tercero es que sonagujeros negros primordiales formados en el Big Bang . [35] [36] [37]

Los científicos también han considerado la posibilidad de la creación de agujeros negros de masa intermedia a través de mecanismos que implican el colapso de una sola estrella, como la posibilidad de colapso directo en agujeros negros de estrellas con masa del núcleo de helio pre-supernova> 133  M ☉ (a evitar un par de supernova de inestabilidad que interrumpiría completamente la estrella), lo que requiere una masa estelar total inicial de> 260  M ☉ , pero puede haber pocas posibilidades de observar un remanente de supernova de masa tan alta. Teorías recientes sugieren que estrellas tan masivas que podrían conducir a la formación de agujeros negros de masa intermedia pueden formarse en cúmulos de estrellas jóvenes a través de múltiples colisiones estelares. [38]

Ver también

  • Supernova de inestabilidad de pareja

Referencias

  1. ^ Gebhardt, Karl; Rich, RM; Ho, Luis C. (diciembre de 2005), "Un agujero negro de masa intermedia en el cúmulo globular G1: importancia mejorada de las observaciones del telescopio espacial New Keck y Hubble", The Astrophysical Journal , 634 (2): 1093-1102, arXiv : astro-ph / 0508251 , Bibcode : 2005ApJ ... 634.1093G , doi : 10.1086 / 497023 , S2CID  119049663
  2. ^ Jiang, Yan-Fei; Greene, Jenny E .; Ho, Luis C .; Xiao, Ting; Barth, Aaron J. (2011), "Las galaxias anfitrionas de agujeros negros de baja masa"
  3. ^ Graham, Alister W .; Scott, Nicholas (2015), "La relación de escalamiento de masas (agujero negro) y abultamiento en masas bajas"
  4. ^ "Gatillo GW S190521g ('GW 190521')" . Universidad de Leicester . 2020. Archivado desde el original el 28 de junio de 2020 . Consultado el 26 de junio de 2020 .
  5. ^ a b c Abbott, R .; et al. (2 de septiembre de 2020). "Propiedades e implicaciones astrofísicas de la fusión de agujero negro binario de 150 M ⊙ GW190521" . El diario astrofísico . 900 (1): L13. arXiv : 2009.01190 . Código Bib : 2020ApJ ... 900L..13A . doi : 10.3847 / 2041-8213 / aba493 .
  6. ^ a b c Abbott, R .; et al. (2 de septiembre de 2020). "GW190521: una fusión de agujero negro binario con una masa total de 150 M ⊙" . Cartas de revisión física . 125 (10): 101102. arXiv : 2009.01075 . Código Bibliográfico : 2020PhRvL.125j1102A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.125.101102 . PMID 32955328 . 
  7. ^ a b c Martin (2 de septiembre de 2020). "GW190521: La colisión de agujero negro más masiva observada hasta la fecha" (PDF) . Colaboración científica LIGO . Archivado (PDF) desde el original el 4 de septiembre de 2020 . Consultado el 2 de septiembre de 2020 .
  8. ↑ a b Siegel, Ethan (3 de septiembre de 2020). "La fusión masiva más grande de LIGO jamás predice una revolución de agujero negro" . Forbes . Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2020 . Consultado el 5 de septiembre de 2020 .
  9. ↑ a b Merritt, David (2013). Dinámica y evolución de los núcleos galácticos . Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press . ISBN 9781400846122.
  10. ^ Peterson, Bradley; et al. (2005). "Monitoreo de longitud de onda múltiple de la galaxia enana Seyfert 1 NGC 4395. I. Una medición basada en la reverberación de la masa del agujero negro". El diario astrofísico . 632 (2): 799–808. arXiv : astro-ph / 0506665 . Código bibliográfico : 2005ApJ ... 632..799P . doi : 10.1086 / 444494 . S2CID 13886279 . 
  11. ↑ a b Chilingarian, Igor; et al. (2018). "Una población de agujeros negros de masa intermedia de buena fe identificados como núcleos galácticos activos de baja luminosidad". El diario astrofísico . 863 (1): 799–808. arXiv : 1805.01467 . Código bibliográfico : 2018ApJ ... 863 .... 1C . doi : 10.3847 / 1538-4357 / aad184 . S2CID 119093965 . 
  12. ^ Encuesta Sloan Digital Sky https://www.sdss.org
  13. ^ Maccarone, TJ; Kundu, A; Zepf, SE; Rhode, KL (2007). "Un agujero negro en un cúmulo globular". Naturaleza . 445 (7124): 183–185. arXiv : astro-ph / 0701310 . Código Bibliográfico : 2007Natur.445..183M . doi : 10.1038 / nature05434 . PMID 17203062 . S2CID 4323113 .  
  14. ^ Patruno, A .; Portegies Zwart, S .; Dewi, J .; Hopman, C. (2006). "La fuente de rayos X ultraluminosa en M82: un agujero negro de masa intermedia con un compañero gigante". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: Cartas . 370 (1): L6 – L9. arXiv : astro-ph / 0506275 . Código bibliográfico : 2006MNRAS.370L ... 6P . doi : 10.1111 / j.1745-3933.2006.00176.x . S2CID 10694200 . 
  15. ^ Baumgardt, H .; et al. (2003). "Un modelo dinámico para el cúmulo globular G1". El diario astrofísico . 589 (1): L25 – L28. arXiv : astro-ph / 0301469 . Código bibliográfico : 2003ApJ ... 589L..25B . doi : 10.1086 / 375802 . S2CID 119464795 . 
  16. ^ Hopman, Clovis; Simon Portegies Zwart (2005). "Ondas gravitacionales de restos de fuentes de rayos X ultraluminosas". Lun. No. R. Astron. Soc. Lett . 363 (1): L56 – L60. arXiv : astro-ph / 0506181 . Código Bibliográfico : 2005MNRAS.363L..56H . doi : 10.1111 / j.1745-3933.2005.00083.x . S2CID 6904146 . 
  17. ^ "Medición de binarios de agujero negro de masa intermedia con detectores avanzados de ondas gravitacionales" . Grupo de ondas gravitacionales . Universidad de Birmingham . Consultado el 28 de noviembre de 2015 .
  18. ^ "Un agujero negro de desconcertante ligereza" . www.spacetelescope.org . Consultado el 9 de enero de 2017 .
  19. ^ S2 y agujero negro central
  20. ^ Schoedel, R .; A. Eckart; C. Iserlohe; R. Genzel; T. Ott (2005). "¿Un agujero negro en el complejo del centro galáctico IRS 13E?". Astrophys. J . 625 (2): L111 – L114. arXiv : astro-ph / 0504474 . Código bibliográfico : 2005ApJ ... 625L.111S . doi : 10.1086 / 431307 . S2CID 10250848 . 
  21. ^ Gualandris, A .; Merritt, D. (2009). "Perturbaciones de agujeros negros de masa intermedia en órbitas estelares en el centro galáctico". Astrophys. J . 705 (1): 361–371. arXiv : 0905.4514 . Código bibliográfico : 2009ApJ ... 705..361G . doi : 10.1088 / 0004-637X / 705/1/361 . S2CID 17649160 . 
  22. ^ Dying Star revela más evidencia de un nuevo tipo de agujero negro | Blog de ciencia
  23. ^ Soria, Roberto; Hau, George KT; Graham, Alister W .; Kong, Albert KH; Kuin, N. Paul M .; Li, I.-Hui; Liu, Ji-Feng; Wu, Kinwah (2010), Descubrimiento de una contraparte óptica de la fuente de rayos X hiperluminosa en ESO 243-49
  24. ^ Nease, Eric (9 de julio de 2012). "Los astrónomos detectan el primer agujero negro de masa intermedia" . El mechero Bunsen . Phillips Cronkite Media Group. Archivado desde el original el 13 de julio de 2012 . Consultado el 9 de julio de 2012 .
  25. ^ Oka, Tomoharu; Mizuno, Reiko; Miura, Kodai; Takekawa, Shunya (28 de diciembre de 2015). "Firma de un agujero negro de masa intermedia en la zona molecular central de nuestra galaxia". Revista astrofísica . 816 (1): L7. arXiv : 1512.04661 . Código bibliográfico : 2016ApJ ... 816L ... 7O . doi : 10.3847 / 2041-8205 / 816/1 / L7 . S2CID 119228384 . 
  26. ^ "Signos del segundo agujero negro más grande de la Vía Láctea - posible eslabón perdido en la evolución del agujero negro" . Observatorio Astronómico Nacional de Japón. 15 de enero de 2016.
  27. ^ Yalinewich, Almog; Beniamini, Paz (2018), "Supernovas generadas por nubes compactas de alta velocidad", Astronomy & Astrophysics , 612 : L9, arXiv : 1709.05738 , Bibcode : 2018A & A ... 612L ... 9Y , doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201732389 , S2CID 119012130 
  28. ^ Ballone, Alessandro; Mapelli, Michela; Pasquato, Mario (11 de noviembre de 2018). "Pesando el candidato IMBH CO-0.40-0.22 * en el Centro Galáctico". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 480 (4): 4684–4692. arXiv : 1809.01664 . Código Bib : 2018MNRAS.480.4684B . doi : 10.1093 / mnras / sty2139 . ISSN 0035-8711 . S2CID 119252027 .  
  29. ^ Kızıltan, Bülent; Baumgardt, Holger; Loeb, Abraham (2017). "Un agujero negro de masa intermedia en el centro del cúmulo globular 47 Tucanae". Naturaleza . 542 (7640): 203–205. arXiv : 1702.02149 . Código Bib : 2017Natur.542..203K . doi : 10.1038 / nature21361 . PMID 28179649 . S2CID 1289123 .  
  30. ^ Freire, Paulo; Ridolfi, Alessandro; Kramer, Michael (2017). "Observaciones a largo plazo de los púlsares en 47 Tucanae - II. Movimientos adecuados, aceleraciones y sacudidas". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 471 (7640): 857–876. arXiv : 1706.04908 . Código bibliográfico : 2017MNRAS.471..857F . doi : 10.1093 / mnras / stx1533 . S2CID 119240682 . 
  31. ^ Takekawa, Shunya; Oka, Tomoharu; Iwata, Yuhei; Tsujimoto, Shiho; Nomura, Mariko (16 de enero de 2019). "Indicación de otro agujero negro de masa intermedia en el centro galáctico". El diario astrofísico . 871 (1): L1. arXiv : 1812.10733 . Código bibliográfico : 2019ApJ ... 871L ... 1T . doi : 10.3847 / 2041-8213 / aafb07 . ISSN 2041-8213 . S2CID 119418223 .  
  32. ^ "Colaboración científica LIGO - la ciencia de la investigación de LSC" . www.ligo.org . Consultado el 2 de septiembre de 2020 .
  33. ^ Overbye, Dennis (6 de mayo de 2020). "En las profundidades del Bosque Cósmico, un Agujero Negro podría gustar a Ricitos de Oro. Los astrónomos encontraron un agujero negro intermedio, ni demasiado grande ni demasiado pequeño, que arroja luz sobre cómo se ensambló el universo en la oscuridad" . The New York Times . Consultado el 7 de mayo de 2020 .
  34. ^ Lin, Dachenge; et al. (2020). "Seguimiento de longitud de onda múltiple del candidato de agujero negro hiperluminoso de masa intermedia 3XMM J215022.4−055108". El diario astrofísico . 892 (2): L25. arXiv : 2002.04618 . Código Bibliográfico : 2020ApJ ... 892L..25L . doi : 10.3847 / 2041-8213 / ab745b . S2CID 211082676 . 
  35. ^ Bean, Rachel; Magueijo, Joao. "¿Podrían los agujeros negros supermasivos ser agujeros negros primordiales por excelencia?". Physical Review D . 66 : 063505. doi : 10.1103 / PhysRevD.66.063505 .
  36. ^ Kawasaki, M .; Kusenko, A .; Yanagida, T. "Semillas primordiales de agujeros negros supermasivos". Physics Letters B . 711 : 1–5. arXiv : 1202.3848 . Código bibliográfico : 2012PhLB..711 .... 1K . doi : 10.1016 / j.physletb.2012.03.056 .
  37. ^ Clesse, S .; García-Bellido, J. (2015). "Agujeros negros primordiales masivos de la inflación híbrida como materia oscura y las semillas de las galaxias". Physical Review D . 92 (2): 023524. arXiv : 1501.07565 . Código Bibliográfico : 2015PhRvD..92b3524C . doi : 10.1103 / PhysRevD.92.023524 . hdl : 10486/674729 . S2CID 118672317 . 
  38. ^ Di Carlo, ONU (2019). "Fusión de agujeros negros en cúmulos de estrellas jóvenes". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: Cartas . 487 (2): 2947-2960. arXiv : 1901.00863v1 . Código bibliográfico : 2019MNRAS.487.2947D . doi : 10.1093 / mnras / stz1453 . S2CID 119252415 . 

enlaces externos

  • Semillas de agujero negro desaparecidas en el jardín cósmico
  • Imágenes de Chandra de la galaxia Starburst M82
  • Comunicado de prensa de la NASA para el descubrimiento de IMBH por el Telescopio Espacial Hubble
  • Una nueva raza de agujeros negros, por Davide Castelvecchi Sky & Telescope Abril de 2006
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Intermediate-mass_black_hole&oldid=1035014283 "
Contribute a better translation