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| Los astrónomos del Observatorio McDonald han descubierto que Leo I (recuadro), una diminuta galaxia satélite de la Vía Láctea (imagen principal), tiene un agujero negro casi tan masivo como el de la Vía Láctea. Leo I es 30 veces más pequeña que la Vía Láctea. El resultado podría indicar cambios en la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias. Crédito: ESA/Gaia/DPAC; SDSS (recuadro) |
Astrónomos del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin han descubierto un agujero negro inusualmente masivo en el corazón de una de las galaxias satélites enanas de la Vía Láctea, llamada Leo I. Casi tan masivo como el agujero negro de nuestra propia galaxia, el hallazgo podría redefinir nuestra comprensión de cómo evolucionan todas las galaxias, los bloques de construcción del universo. El trabajo se publica en un número reciente de The Astrophysical Journal.
El equipo decidió estudiar Leo I por su peculiaridad. A diferencia de la mayoría de las galaxias enanas que orbitan alrededor de la Vía Láctea, Leo I no contiene mucha materia oscura. Los investigadores midieron el perfil de materia oscura de Leo I, es decir, cómo cambia la densidad de la materia oscura desde los bordes exteriores de la galaxia hasta su centro. Para ello, midieron su atracción gravitatoria sobre las estrellas: Cuanto más rápido se mueven las estrellas, más materia hay encerrada en sus órbitas. En particular, el equipo quería saber si la densidad de la materia oscura aumenta hacia el centro de la galaxia. También querían saber si su medición del perfil coincidiría con otras anteriores realizadas con datos de telescopios más antiguos combinados con modelos informáticos.
Dirigido por María José Bustamante, recién graduada de UT Austin, el equipo incluye a los astrónomos de UT Eva Noyola, Karl Gebhardt y Greg Zeimann, así como a colegas del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) de Alemania.
Para sus observaciones, utilizaron un instrumento único llamado VIRUS-W en el telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros del Observatorio McDonald.
Cuando el equipo introdujo sus datos mejorados y sus sofisticados modelos en un superordenador del Centro de Computación Avanzada de Texas de la UT Austin, obtuvieron un resultado sorprendente.
"Los modelos dicen a gritos que se necesita un agujero negro en el centro; en realidad no se necesita mucha materia oscura", dijo Gebhardt.
"Tienes una galaxia muy pequeña que está cayendo en la Vía Láctea, y su agujero negro es casi tan masivo como el de la Vía Láctea. La relación de masas es absolutamente enorme. La Vía Láctea es dominante; el agujero negro de Leo I es casi comparable". El resultado no tiene precedentes.
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| El telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros (107 pulgadas) en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin. Crédito: Marty Harris/Observatorio McDonald |
Los investigadores manifestaron que el resultado era diferente de los estudios anteriores de Leo I debido a una combinación de mejores datos y las simulaciones del superordenador. La región central y densa de la galaxia no había sido explorada en los estudios anteriores, que se concentraban en las velocidades de las estrellas individuales. El estudio actual demostró que, para las pocas velocidades que se tomaron en el pasado, había un sesgo hacia las velocidades bajas. Esto, a su vez, disminuía la cantidad inferida de materia encerrada en sus órbitas.
Los nuevos datos se concentran en la región central y no se ven afectados por este sesgo. La cantidad de materia inferida encerrada en las órbitas de las estrellas se disparó.
El hallazgo podría hacer tambalear los conocimientos de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias, ya que "no hay ninguna explicación para este tipo de agujeros negros en las galaxias esferoidales enanas", dijo Bustamante.
"Si la masa del agujero negro de Leo I es alta, eso puede explicar cómo crecen los agujeros negros en las galaxias masivas", dijo Gebhardt. Esto se debe a que, con el tiempo, cuando las galaxias pequeñas como Leo I caen en galaxias más grandes, el agujero negro de la galaxia más pequeña se fusiona con el de la galaxia más grande, aumentando su masa.
Fuentes, créditos y referencias:
M. J. Bustamante-Rosell et al, Dynamical Analysis of the Dark Matter and Central Black Hole Mass in the Dwarf Spheroidal Leo I, The Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/ac0c79
Fuente: Universidad de Texas en Austin