El 14% de la masa de la galaxia NGC 1277 está en su agujero negro supermasivo

Estimar la masa del agujero negro supermasivo central de una galaxia es muy difícil pues requiere un modelo de la distribución de la materia oscura de su halo y ajustar el movimiento (cinemática) de muchas de sus estrellas utilizando la solución de Schwarzschild. Se publica en Nature que la pequeña galaxia lenticular NGC 1277 tiene el 14% de su masa (ordinaria, no oscura) concentrada en su agujero negro central; se estima gracias al telescopio espacial Hubble que su masa es de 120 ± 40 mil millones de masas solares (M⊙) y que la de su agujero negro supermasivo es de 17 ± 3 mil millones M⊙ (este valor corresponde a un 59% de la masa visible del bulbo galáctico estimada utilizando su luminosidad). ¿Con qué comparar estos valores? Hasta ahora, la galaxia récord, con un porcentaje del 11%, era la pequeña galaxia NGC 4486B. La mayoría de las galaxias tienen porcentajes mucho más pequeños. Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, tiene una masa de unos 4,1-4,3 millones M⊙, enorme, pero ridícula comparada con lo 400-600 mil millones M⊙ de la masa visible de la Vía Láctea (la masa total, incluyendo materia oscura, ronda unos 1,0-1,5 billones de M⊙). ¿Para qué sirve el nuevo descubrimiento? Lo interesante es que este tipo de galaxias pequeñas y compactas, aunque muy raras en la época actual del universo, eran galaxias típicas para corrimientos al rojo de z ≈ 2; se cree que estas galaxias nos ayudarán a entender las galaxias compactas que se observan a altos corrimientos al rojo, para las que no podemos estimar con precisión la masa de su agujero negro supermasivo central. Estos agujeros negros son claves para entender la formación y evolución galáctica en el universo temprano. El artículo técnico es Remco C. E. van den Bosch, Karl Gebhardt, Kayhan Gültekin, Glenn van de Ven, Arjen van der Wel, Jonelle L. Walsh, “An over-massive black hole in the compact lenticular galaxy NGC 1277,” Nature 491: 729–731, 29 November 2012 [copia gratis, gracias a César @EDocet].

Esta figura compara la masa estimada del agujero negro supermasivo central y la luminosidad del bulbo galáctico. Se ve claramente que las galaxias NGC 1277 y NGC 4486B son excepcionales. Las estrellas de estas galaxias son viejas ( 8 mil millones de años) y no hay signos de formación estelar reciente. Por tanto, se cree que su agujero negro supermasivo tiene que tener una edad mínima de unos 8 mil millones de años, pues no habría podido crecer tanto si no fuera así (y si hubiera nacido con tanta masa se cree que no habría podido dar lugar a la formación de una galaxia). Aún así, como siempre, hay que ser un poco escéptico en relación a estos objetos excepcionales; hasta que no haya una población respetable no sabremos si se trata de galaxias representativas de una fase de la evolución galáctica o por el contrario solo son excepciones que confirman la regla.

PS: No me gusta el titular, pero el vídeo siguiente está bien: Nuño Domínguez, “Un descomunal agujero negro rompe las reglas del cosmos,” EsMateria, 28 Nov 2012.

9 Comentarios

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emulenewsemulenews

Uhlala, lejos de la ergosfera de la solución de Kerr la diferencia con la solución de Schwarzchild decrece con el inverso de la distancia y a escala galáctica es despreciable. Por eso en este tipo de estudios se utiliza la segunda (que presenta un solo parámetro, la masa).

Fer137Fer137

” enorme, pero ridícula comparada con lo 400-600 millones M⊙ de la masa visible de la Vía Láctea ”

Ahí hay alguna errata. Será quizás unos 80.000 millones.

emulenewsemulenews

Gracias, Fer137, tienes razón es una errata. La masa de la materia visible de la Vía Láctea no se conoce con exactitud, pues es muy difícil separar la contribución visible de la oscura, sin embargo, el número que indicas me parece muy corto (cuál es tu fuente). Yo había querido escribir 400-600 mil millones M⊙ (por errata olvidé el “mil”). Te pongo un par de estimaciones para que veas las diferencias: En arXiv:1210.7527 ponen unos 210 mil millones M⊙; en arXiv:1202.6061 ponen unos 800 mil millones M⊙. Yo elegí una estimación intermedia entre ambos valores.

Fer137Fer137

Si, me quedé corto tambien. Los 80.000 salían de sumar lo que viene en wikipedia en español, 20.000 en bulbo y 60.000 en disco. Pero se refieren a masa estelar, sin contar gas, etc.

El CidEl Cid

¿Se han descubierto experimentalmente los agujeros negros? Quiero decir, ¿sería correcto decir que la ciencia moderna ha demostrado la existencia real de un agujero negro estelar? por poner un ejemplo.

emulenewsemulenews

El Cid, los agujeros negros son la única explicación teórica que tenemos para muchos objetos compactos que observamos en el universo; no conocemos ningún tipo de materia capaz de explicar dichos fenómenos (lo que no significa que no pueda existir). Sin embargo, hasta que no podamos observar un agujero negro en detalle y verificar sus propiedades muy cerca del horizonte de sucesos no podremos estar seguros al 100%.

Por supuesto, la mayoría de los físicos creemos que las pruebas actuales son suficientes para confirmar la existencia de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias y núcleos galácticos activos, pues tienen propiedades tan exóticas que nadie sabe cómo explicarlos de otra forma; sin embargo, en el caso de agujeros negros de masa estelar no está tan claro y se han propuesto objetos (como las estrellas negras) que son compatibles con las observaciones actuales. Por ejemplo, aún no se sabe si los detalles de los discos de acreción observados corresponden a las predicciones de los agujeros negros; se necesitan medidas de mayor precisión para poder diferenciarlos de los discos de acreción de un objeto material compacto. Durante la presente década (antes de 2020) se espera obtener observaciones muy cercanas al horizonte de sucesos de algunos agujeros negros que podrán confirmar su naturaleza.

En resumen, mientras no haya pruebas en contra, la explicación de consenso a todos los objetos ultracompactos de gran masa en el universo es que son agujeros negros.

El CidEl Cid

Gracias Francis. Yo también creo en su existencia por las abrumadoras evidencias en su favor. Recuerdo una entrada tuya en la que unos telescopios los observarán esta década como un circulo negro rodeado de otro más grande de color amarillo. Apasionante es su búsqueda, como la del bosón de Higgs. Esto es lo que más me gusta de la física, que le muestra al ser humano cosas desconocidas y el ser humano se lanza a su búsqueda.

Hersumil

Se me ocurre que por la vejez de la galaxia, lo que el agujero supermasivo ha estado haciendo todo ese tiempo es justamente comerse la galaxia, por ello supongo que estos cuerpos supermasivos las van dejando pequeñas mientras ellos van acrecentando su masa a costa de todo lo que les rodea, y como apenas entiendo acerca de esto, pregunto: ¿Cual es la formula matematica que describe el espacio en el que los agujeros negros ya no tienen efecto alguno, es decir la distancia pausa de estos cuerpos?
hsdebibosi@gmail.com

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