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La materia oscura propicia la formación de agujeros negros en el centro de las galaxias

Astrónomos descubren su 'mano invisible' tras analizar 3.000 galaxias elípticas


Se sabe que cada galaxia masiva contiene en su centro un agujero negro. ¿Qué relación hay entre ambos? Un nuevo estudio sobre 3.000 galaxias elípticas proporciona información sobre esta conexión. Tras ella estaría la 'mano invisible' de la materia oscura, que influiría en el crecimiento de esos agujeros negros, revela un estudio del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian de Estados Unidos (CfA).





Imagen de dos galaxias espirales, cada una con un agujero negro en su centro. Imagen: NASA/CXC/M.Weiss. Fuente: CfA.
Imagen de dos galaxias espirales, cada una con un agujero negro en su centro. Imagen: NASA/CXC/M.Weiss. Fuente: CfA.
Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella.

Se sabe que cada galaxia masiva contiene en su centro un agujero negro. Además, cuanto más robusta es una galaxia, mayor es el agujero negro que contiene (aunque estos agujeros negros son siempre millones de veces más pequeños que sus galaxias huéspedes).  ¿Qué relación hay entre ambos?


Un nuevo estudio sobre galaxias elípticas proporciona información sobre esta conexión. Tras ella estaría la 'mano invisible' de la materia oscura, que influiría de alguna manera en el crecimiento del agujero negro.

"Parece que hay un vínculo misterioso entre la cantidad de materia oscura que una galaxia tiene y el tamaño de su agujero negro central, a pesar de que los dos operan en escalas muy diferentes", afirma el autor principal de la investigación, Akos Bogdan, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian de Estados Unidos (CfA), en un comunicado de dicho centro.

Agujeros y halos

Observaciones previas habían encontrado una relación entre la masa del agujero negro central de la galaxia y la masa total de las estrellas de las galaxias elípticas.

Sin embargo, investigaciones más recientes habían sugerido una estrecha correlación entre las masas del agujero negro y del halo de materia oscura de cada galaxia. No estaba claro, por tanto, cuál era la relación dominante.

En nuestro universo, la materia oscura supera a la materia normal -las cosas que vemos cada día a nuestro alrededor- por un factor de seis a uno (se calcula que constituye un 27% de la materia del cosmos). Pero conocemos esta materia oscura solo a través de sus efectos gravitatorios, pues resulta indetectable con los medios tecnológicos actuales.

Cada galaxia está rodeada por un halo de materia oscura que pesa tanto como un billón de soles y  que se extiende hasta cientos de miles de años luz.

Hallazgo en las galaxias elípticas

Para investigar la relación entre los halos de materia oscura y los agujeros negros supermasivos, Bogdan y su colaborador, Andy Goulding (de la Universidad de Princeton, EEUU), estudiaron más de 3.000 galaxias elípticas.

Usaron el movimiento de las estrellas de estas galaxias como indicador del peso de los agujeros negros del centro de cada una de ellas. Además, con mediciones de rayos X del gas caliente que rodeaba a las galaxias, determinaron el peso del halo de materia oscura de estas (cuanto más materia oscura tenga una galaxia, mayor cantidad de gas caliente puede mantener).


De este modo, hallaron una relación clara entre la masa del halo de materia oscura y la masa del agujero negro, una relación más fuerte que la que existe entre las masas de los agujeros negros y de las estrellas de las galaxias en que se encuentran.

La materia oscura, diseñadora de galaxias

Es probable que esta relación tenga que ver con la forma elíptica que siguen las galaxias en su desarrollo, afirman los investigadores.
 
U
na galaxia elíptica se forma cuando se unen galaxias menores, y las estrellas y la materia oscura de todas ellas se combinan. Debido a que la materia oscura es mayor que todo lo demás, esta moldea la galaxia elíptica recién formada, y guía el crecimiento del agujero negro central.

"En efecto, el acto de fusión crea un modelo gravitacional que la galaxia, las estrellas y el agujero negro siguen para componerse", concluye Bogdan.

Referencia bibliográfica:

Ákos Bogdán, Andy D. Goulding. Connecting dark matter halos with the galaxy center and supermassive black hole. The Astrophysical Journal (2015). DOI: 10.1088/0004-637X/800/2/124.
 


Lunes, 23 de Febrero 2015
CfA/T21
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