¿Por qué habría agujeros negros supermasivos (SMBH) en los centros de las galaxias? ¿Por qué están ellos ahí? ¿Cuál es su relación con su galaxia anfitriona? ¿Cómo afecta su presencia a la galaxia anfitriona?
Estas fueron las preguntas que se hicieron cuando se descubrieron diferentes tipos de núcleos galácticos activos (AGN). Se descubrió que cada galaxia que tiene una protuberancia en el centro, tiene un SMBH sentado allí. También se descubrió que la mayoría de las galaxias albergan SMBH. También se descubrieron algunas relaciones extrañas entre la galaxia anfitriona y el SMBH central. Por ejemplo, la relación [matemática] M_ {BH} – \ sigma [/ matemática], la relación de dispersión masa-velocidad del agujero negro. Estas relaciones son difíciles de comprender. ¿Por qué un agujero negro supermasivo, que es un objeto diminuto, del tamaño de un sistema solar o menos, con una masa de solo el 0.1% de la galaxia, afecta algo en la escala de varios miles de años luz? Esto no se parece en nada al sistema solar. En el sistema solar, el 99% de la masa está en el Sol, por lo que controla el sistema. Pero en el caso de las galaxias, la masa del SMBH es inferior al 1% de la masa del bulbo.
Se encontró que la respuesta estaba en la formación de las galaxias. Se propuso un modelo, llamado modelo jerárquico de formación de galaxias, para explicar estas relaciones. El modelo supone que las galaxias que vemos hoy están formadas por la fusión de las galaxias pequeñas. Dos galaxias más pequeñas ricas en gas se unen, chocando entre sí, lo que impulsa el gas en el medio interestelar hacia el centro, ayudando a que crezcan los agujeros negros en el centro, que a su vez produce explosiones masivas de energía que afectan a toda la galaxia. Finalmente, estas galaxias se fusionarán, y sus agujeros negros centrales se fusionarán en un BH gigante que se sentará en el centro de la nueva galaxia combinada. Repita este procedimiento varias veces y tendrá una galaxia grande con unos pocos millones de BH de masa solar en el medio.
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Algunos ejemplos de fusiones de galaxias
Pero espere, se preguntarán, ¿dónde llegaron los BH a estar allí en esas galaxias más pequeñas en primer lugar?
Estos provienen de los más pequeños, los llamados agujeros negros de masa intermedia (IMBH) que se encuentran en el medio de (algunas de) las galaxias enanas y los cúmulos globulares. [*]
¿Pero de dónde vienen estos IMBH?
Lo más probable es que provengan de los restos de las primeras estrellas, que eran muy masivas, de la masa de [math] 100 M _ {\ odot} [/ math], que colapsó en agujeros negros masivos, que se fusionaron para formar IMBH . También podrían haberse formado a partir del colapso directo de nebulosas masivas en el Universo muy temprano, formando BHs de la masa [math] \ sim 10 ^ 3 – 10 ^ 4 M _ {\ odot} [/ math].
¿Pero por qué están siempre en el centro?
Porque la fricción.
Debido a la interacción gravitacional y las “colisiones” [**], los objetos masivos siempre terminan en el centro del sistema. Esto es solo el resultado de la cinemática.
Así que ahí lo tienes, ahora sabes por qué hay agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias.
EDITAR: para ser claros: la existencia de SMBH en los centros de las galaxias no es una condición necesaria, es decir, no hay ninguna razón por la que SMBH “deba” existir en los centros de todas las galaxias, pero es solo el hecho de que la mayoría (pero no todas) las galaxias albergan un SMBH en sus centros.
[*] Hay algunas evidencias de observación para los IMBH, pero estos no son tan ubicuos como los SMBH o los BH de masa estelar. Hay varias razones detrás de esto, pero este no es el lugar para hablar de ellas.
[**] sí, la palabra está entre comillas porque las estrellas y BH en realidad no chocan de frente, sino que pasan cerca uno del otro causando un cambio en la velocidad y la dirección de su movimiento
