¿Cuál es la teoría detrás de la formación de agujeros negros supermasivos presentes en el centro de las galaxias?

Un agujero negro supermasivo ( SMBH ) es el tipo más grande de agujero negro, del orden de cientos de miles a miles de millones de masas solares, y se encuentra en el centro de casi todas las galaxias masivas conocidas actualmente.

En el caso de la Vía Láctea, el SMBH corresponde con la ubicación de Sagitario A *.

Impresión artística de estrellas nacidas en vientos de agujeros negros supermasivos.

El origen de los agujeros negros supermasivos sigue siendo un campo abierto de investigación.

Los astrofísicos están de acuerdo en que una vez que un agujero negro está en su lugar en el centro de una galaxia, puede crecer mediante la acumulación de materia y al fusionarse con otros agujeros negros.

Sin embargo, existen varias hipótesis para los mecanismos de formación y masas iniciales de los progenitores, o “semillas”, de agujeros negros supermasivos.

  1. La hipótesis más obvia es que las semillas son agujeros negros de decenas o quizás cientos de masas solares que quedan atrás por las explosiones de estrellas masivas y crecen por la acumulación de materia.

Concepción artística de un agujero negro supermasivo y un disco de acreción.

2. Otro modelo involucra una gran nube de gas en el período antes de que las primeras estrellas se formaran colapsando en una ” cuasi-estrella ” y luego un agujero negro de inicialmente solo alrededor de c. 20 M ☉, y luego se acrecienta rápidamente para convertirse relativamente rápido en un agujero negro de masa intermedia, y posiblemente en un SMBH si la tasa de acreción no se apaga en las masas más altas. La ” cuasi-estrella ” inicial se volvería inestable a las perturbaciones radiales debido a la producción de pares de electrones-positrones en su núcleo, y podría colapsar directamente en un agujero negro sin una explosión de supernova que expulsaría la mayor parte de su masa y evitaría que dejara un negro. agujero como un remanente.

Impresión artística del enorme flujo de salida expulsado del cuásar.

3. Colapso de las estrellas masivas de la cena: cuando una estrella masiva colapsa, generalmente se apaga con una explosión, una supernova, y luego se convierte en un agujero negro (siempre que tenga más masa para superar la presión de los neutrones). Pero pronosticamos que podría haber estrellas que son tan masivas que, cuando colapsan, la estrella no explota en una supernova, sino que se forma un agujero negro en el núcleo, y comienza a alimentarse de él. Dado que esta estrella no explota, toda la masa se le da al BH, y eso podría convertirla en SMBH.

JS

¡Estos objetos de alta gravedad vienen en más sabores de lo que podrías esperar!

Si el remanente de una estrella masiva es lo suficientemente masivo, la fuerza gravitacional será más fuerte que incluso la Presión de Degeneración Neta, ¡entonces existe una alta posibilidad de que todo se derrumbe en un punto! ¡Estos son nuestros queridos agujeros negros! ¡Y también hemos visto en las publicaciones anteriores que estos agujeros negros tienen sus propios horizontes de eventos, las mortajas de la dilatación del tiempo infinito!

Ahora, estos tipos de agujeros negros que hemos descrito hasta ahora son lo que nos gusta llamar agujeros negros estelares. ¿Por qué este nombre en particular? Bueno, ¡eso se debe a que se forman a partir de estrellas masivas que colapsan!

¡Hay otra clase de agujeros negros!

¡Los agujeros negros súper masivos!

¡Estas son bestias ENORMES que acechan en nuestro cosmos! ¡Son del orden de cientos de miles a miles de millones de masas solares! ¡Creo que el término “Supermasivo” no es suficiente para describir el tamaño de estas bestias furiosas!

Al igual que descubrir que una casa del vecindario que se supone está vacía está realmente habitada, en la última década los investigadores se dieron cuenta de que la mayoría de las galaxias tienen al menos un agujero negro en sus regiones centrales. Pero estos agujeros negros no son la variedad estelar con tres a diez veces la masa de nuestro Sol.

¡Y estos muchachos son algo misteriosos!

Aquí está la observación interesante …

¡No parece haber agujeros negros en el medio!

¡Los agujeros negros estelares más grandes tienen alrededor de 33 masas solares y luego están estos agujeros negros supermasivos! Y creemos que existen principalmente en el centro de las galaxias. ¡La mayoría de las galaxias que hemos visto hasta ahora parecen albergar uno de estos agujeros negros supermasivos en su centro! Mantén ese pensamiento porque volveré a él …

Entonces, aquí hay una buena pregunta para hacernos en esta etapa …

Si los agujeros negros se forman a partir de los restos de estrellas, entonces ¿por qué tenemos esta brecha entre los agujeros negros estelares y supermasivos? Quiero decir, ¿por qué no vemos que los agujeros negros tengan una masa mediocre?

Entonces, ¿empezamos a pensar en cómo nacen estos agujeros negros supermasivos? ¿Cómo se forman?

Una teoría podría ser que a medida que un Agujero Negro Estelar engulle más y más trozos de masa de su vecindad, crece en tamaño. Su evento Horizon se expande. ¡Y gradualmente se convierte en un agujero negro supermasivo! Pero hay una trampa en esta teoría …

Si lo piensas bien, ¡esta teoría no responde exactamente nuestra pregunta!

Si esta teoría fuera cierta, entonces deberíamos haber podido detectar un puñado de agujeros negros que tienen masa en el medio. Como 100 masas solares o 1000 masas solares. ¡Estoy hablando de aquellos que nacieron de restos de estrellas y que en la actualidad son demasiado grandes para llamarse Agujero Negro Estelar pero, por otro lado, también son demasiado pequeños para llamarse un Agujero Negro Supermasivo! ¡Como los adolescentes que ya no son niños pero que aún no han crecido lo suficiente como para ser llamados adultos!

¡Acabamos de ver los agujeros negros estelares y los agujeros negros súper masivos!

Entonces, se nos ocurre otra teoría. Y creo que esta es una mejor explicación.

Dice así….

¡Los agujeros negros súper masivos que vemos se formaron poco después del Big Bang!

¡Estos son agujeros negros primordiales! ¡Estos surgieron poco después del comienzo de nuestro Cosmos!

Preguntémonos algo …

¿Qué necesitamos para crear un agujero negro?

La respuesta es bastante simple. Bastante obvio …

MASA

¡Necesitamos trozos densos y grandes de masa cósmica!

Si hay suficiente masa, mezclada con suficiente densidad, la fuerza gravitacional será más fuerte que incluso la Presión de Degeneración Neta, y luego se colapsaría en un punto (Singularidad). No sabemos exactamente si es un punto. ¡Quiero decir que nadie ha estado allí! Pero la matemática detrás de los agujeros negros ciertamente nos muestra que es un punto. Hasta ese momento, las matemáticas nos traicionan y simplemente se descomponen.

Justo después de la formación del Universo , ¡toda la materia presente en el universo estaba en un estado mucho más denso ya que el Universo era más pequeño! La radiación de fondo cósmico nos dice que el universo era mucho más relativamente uniforme de lo que es ahora. ¡Era denso, pero uniforme! En un estado tan uniforme, no hay ninguna razón por la cual algo colapsaría en un Agujero Negro. Eso es porque si consideras un trozo de masa, entonces en esa etapa, habría masa alrededor de ese trozo. ¡Se distribuye uniformemente a su alrededor en todas las direcciones! ¡Entonces, la fuerza gravitacional sería la misma en todas las direcciones!

Ahora, viaje en el tiempo un poco más adelante desde esta etapa hacia el futuro 😀

Tal vez debido a algunas fluctuaciones cuánticas extrañas y algunos otros efectos cuánticos , ¡ se vuelve ligeramente no uniforme! ¡Pero todavía es increíblemente denso!

Entonces, en este momento, tiene el tipo de densidades en ciertas regiones del cosmos bebé que se requieren para la formación de agujeros negros. ¡Donde tiene una densidad más alta, de repente tendrás fuerza hacia adentro! La fuerza gravitacional desde el exterior sería menor que la atracción hacia esas regiones. ¡Cuantas más cosas se acerquen hacia él, menor será el uniforme!

Entonces, en pocas palabras, lo que sugiere esta teoría es que en el Universo antediluviano, ¡podríamos haber tenido las condiciones esenciales para la formación de un Agujero Negro donde podrían haberse formado estos Agujeros Negros Supermasivos! Tanta masa en un volumen tan denso que tiene un efecto de bola de nieve. ¡Esto explica la enorme masa de los agujeros negros supermasivos que observamos hoy!

¡Lo que es aún más interesante de esta teoría es que esos agujeros negros se convertirían en los centros de futuras galaxias!

Eso explica la afirmación que hice antes de que la mayoría de las galaxias tienen al menos un agujero negro en sus regiones centrales.

¡Qué asombroso es eso! ¡Todo parece encajar en el rompecabezas!

Gracias por leer 😀

Notas al pie : Si te atrae la gravedad de los agujeros negros, mira mi blog de Quora: los agujeros negros no son tan negros

No soy un experto en esto,
Pero algunos de ellos son,

Grandes nubes de gas, colapsando sobre sí mismas, y estoy hablando de proporciones épicas. Por lo general, un colapso de este tipo da lugar a una protostar y luego a una estrella derecha. Pero si una nube de gas realmente muy grande se derrumbara, entonces es posible que con la masa en crecimiento, la estrella entre en el radio de Schwarzchild y luego se colapse en un agujero negro masivo. Pero predecimos que esto solo podría suceder en el universo primitivo. Entonces estos se formaron en el universo primitivo.

Colapso de las estrellas masivas de la cena: cuando una estrella masiva se colapsa, generalmente se apaga con una explosión, una supernova, y luego se convierte en un agujero negro (siempre que tenga más masa para superar la presión de los neutrones). Pero pronosticamos que podría haber estrellas que son tan masivas que, cuando colapsan, la estrella no explota en una supernova, sino que se forma un agujero negro en el núcleo, y comienza a alimentarse de él. Dado que esta estrella no explota, toda la masa se le da al BH, y eso podría convertirla en SMBH.

Evolución de BH: También predecimos que SMBH podría evolucionar a partir de BH. ya sea por fusión de BH, donde dos BH más se unen, o por acumulación de materia. Si un BH se encuentra en el centro de una galaxia, entonces tiene mucha materia que acumular, y eventualmente se volverá lo suficientemente grande como para formar un SMBH.

Un agujero negro se forma cuando una estrella súper masiva ha usado todo su combustible nuclear y luego se colapsa bajo su propia fuerza gravitacional. Esto sucede porque, cuando se quema un combustible estelar, crea un empuje hacia afuera que contrarresta el tirón gravitacional. el combustible se consume por la presión interna de las gotas de estrellas y ya no soporta su peso. En una monstruosa explosión, las capas externas se desprenden y en este mismo momento el núcleo se derrumba. Esto puede suceder rápidamente porque la gravedad puede aplastar un objeto 10,000 millas de ancho a un objeto de solo 10 millas de ancho en aproximadamente un segundo.
Durante este tiempo se crea el Agujero Negro, la estrella se reduce a un punto infinitamente pequeño e infinitamente denso conocido como Singularidad. Tiene una atracción gravitacional tan increíble que la luz no puede escapar de su fuerza, esta es la razón por la cual el Agujero Negro es invisible
Alrededor de esta singularidad hay una línea imaginaria conocida como Event Horizon. Este es el límite gravitacional de Black Hole donde ni siquiera la luz puede escapar. Una vez que se cruza este límite, no hay retorno …

solo se observa que algunas de las estrellas han aumentado la velocidad a una pinta de su órbita revolucionaria. Por lo tanto, se tomaron en cuenta pocos objetos celestes de referencia y se observó que son empujados por algún tipo de fuerza que los hace moverse más rápido cuando se acercan.
Es justo como la Tierra se mueve más rápido cuando está más cerca del sol y más lento cuando está más lejos. En la escala galáctica, se teorizó ser un SMBH en lugar del Sol en nuestro sistema solar.

No existe una teoría que prediga la existencia de agujeros negros súper masivos en el centro de nuestra galaxia. De hecho, vimos que las estrellas masivas en el centro de nuestra galaxia giran en torno a algo que no podemos ver a una velocidad comparable a la de la luz con órbitas muy pequeñas. Esto sería posible solo si hay algo que produce suficiente gravedad para mantener esas estrellas en sus órbitas. Al calcular la gravedad requerida para mantener estrellas tan gigantescas en órbitas tan pequeñas, obtenemos una masa que está fuera de las listas. Esta masa cruza el límite de Chandra y obtenemos algo inmensamente denso y masivo.

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