NGC 922, buscando agujeros negros masivos.

Buscando la mejor receta para un agujero negro.

Imagen compuesta de NGC 922 realizada mediante rayos X y luz óptica.

Algunos astrónomos se preguntan: ¿cuál es la mejor mezcla de ingredientes para que las estrellas formen el mayor número de agujeros negros masivos?

Este problema lo están abordando estudiando el número de agujeros negros en galaxias con diferentes composiciones. Una de estas galaxias, la galaxia anular NGC 922, se ve en esta imagen compuesta que contiene datos de rayos X del observatorio de rayos X Chandra (rojo) de la NASA y datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble (que aparecen como rosa, amarillo y azul).

NGC 922 fue formado por la colisión entre dos galaxias, una vista en esta imagen y otra situada fuera del campo de visión. Esta colisión desencadenó la formación de nuevas estrellas en forma de anillo. Algunas de éstas eran estrellas masivas que evolucionaron y se derrumbaron para formar agujeros negros.

Hubble.

La mayoría de las fuentes de rayos X brillantes en la imagen de Chandra de NGC 922 son agujeros negros que tiran del material de los vientos de las estrellas masivas compañeras. Siete de ellos son lo que los astrónomos clasifican como "fuentes ultraluminosas de rayos X" (ULXs). Se cree que estos contienen agujeros negros de masa estelar que son al menos diez veces más masivos que el sol, lo que los sitúa en el rango superior para esta clase de agujero negro. Son una clase diferente de los agujeros negros supermasivos encontrados en los centros de galaxias, que son de millones a miles de millones de veces la masa del sol.

El trabajo teórico sugiere que los agujeros negros masivos de masa estelar se formen en entornos que contienen una fracción relativamente pequeña de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, llamados "metales" por los astrónomos. En las estrellas masivas, los procesos que alejan la materia de las estrellas en los vientos estelares funcionan de manera menos eficiente si la fracción de metales es menor. Por lo tanto, las estrellas con menos de estos metales entre sus ingredientes deben perder menos de su masa a través de los vientos a medida que evolucionan. Una consecuencia de esta pérdida de masa reducida es que una mayor proporción de estrellas masivas se derrumbará para formar agujeros negros cuando su combustible nuclear se agota. Esta teoría parecía estar apoyada por la detección de un gran número (12) de ULX en la galaxia Rueda de Carro, donde las estrellas normalmente contienen sólo alrededor del 30% de los metales encontrados en el sol.

Para probar esta teoría, los científicos estudiaron NGC 922, que contiene aproximadamente la misma fracción de metales que el sol, lo que significa que esta galaxia es aproximadamente tres veces más rica en metales que la galaxia Cartwheel. Tal vez sorprendentemente, el número de ULXs encontrados en NGC 922 es comparable al número visto en la galaxia Rueda de Carro. Más bien, el recuento de ULXs parece depender solamente de la velocidad a la que las estrellas se están formando en las dos galaxias, no de la fracción de metales que contienen.

Imagen compuesta en múltiples longitudes de onda de la Galaxia Rueda de Carro.

Una explicación de estos resultados es que la teoría que predice que los agujeros negros masivos de masa estelar deben formarse en condiciones de metal pobre es incorrecta. Otra explicación es que la fracción metálica en la galaxia Cartwheel no es lo suficientemente baja como para tener un efecto claro en la producción de agujeros negros de masas estelares inusualmente masivas, y por lo tanto no causará una mejora en el número de ULX. Los modelos recientes que incorporan la evolución de las estrellas sugieren que una mejora clara en el número de ULXs sólo podría ser visto cuando la fracción de metal cae por debajo del 15% del valor del Sol. Los astrónomos están investigando esta posibilidad observando galaxias con fracciones de metal extremadamente bajas usando Chandra. El número de ULXs se compara con el número encontrado en galaxias con mayor contenido de metal. Los resultados de este trabajo serán publicados en un futuro artículo.

Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA.

Un artículo que describe los resultados de NGC 922 se publicó en la edición del 10 de marzo del 2.012 del Astrophysical Journal. Los autores fueron Andrea Prestwich y José Luis Galache del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) en Cambridge, MA; Tim Linden de la Universidad de Santa Cruz en Santa Cruz, CA; Vicky Kalogera de la Universidad Northwestern en Evanston, IL; Andreas Zezas de CfA y la Universidad de Creta en Creta, Grecia; Tim Roberts de la Universidad de Durham en Durham, Reino Unido; Roy Kilgard de la Universidad Wesleyan en Middletown, CT; Anna Wolter y Ginevra Trinchieri del INAF en Milán, Italia.

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa de Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra desde Cambridge, Massachusetts.

Créditos:

Rayos X: NASA / CXC / SAO / A.Prestwich et al

Óptico (NASA / STScI)

Publicado en Chandra el 6 de diciembre del 2.012.