Alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea: alrededor de 10,000 pequeños agujeros negros

Imagen del centro de la galaxia, obtenida por el Observatorio Chandra con la indicación de fuentes de rayos X térmicas y no térmicas en el rango de potencia de 2 keV a 8 keV

Según la predicción fundamental de la dinámica estelar galáctica, los agujeros negros deberían desplazarse al centro de la galaxia y acumularse allí. Pero hasta la fecha, los astrofísicos no han tenido evidencia real de que este proceso realmente esté sucediendo en nuestra Vía Láctea. La falta de evidencia de este tipo es un poco vergonzosa, dada la magnitud del fenómeno.

Científicos de la Universidad de Columbia (EE. UU.) Con colegas del Instituto de Ciencias del Espacio (Instituto de Ciencias Espaciales, Colorado) y el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (Massachusetts) decidieron llenar este vacío, y realizaron un estudio a gran escala para encontrar agujeros negros cerca del centro de nuestra galaxia utilizando datos de rayos X espaciales Observatorio Chandra . En los últimos 12 años, Chandra ha acumulado 1.4 × 10 ⁶ de las observaciones del centro de la galaxia utilizando el Espectrómetro de imágenes CCD avanzado I (ACIS-I).

Dadas demasiadas fuentes de rayos X en el centro de la Vía Láctea, como la fuente Strelec A (Sagitario A, agujero negro supermasivo) e IRS 13, así como la emisión de gas caliente, los científicos limitaron su análisis a un área no más cercana a 5 ″ desde Sagitario. Y eso corresponde a una distancia de proyección de aproximadamente 0.2 parsec. En la ilustración de arriba, los bordes internos y externos de la región de observación están indicados por círculos amarillos. El borde interno corresponde a la distancia de proyección de 0.2 pc desde el centro (8 mil pc), y el exterior - 1 pc. La elipse violeta (7.8 × 3.9 pc) indica los límites de la radiación de rayos X dura registrada por el telescopio NuSTAR debido a la emisión térmica de los polos intermedios. Las fuentes de radiación térmica y no térmica en el mapa se indican mediante círculos rojos y azules. Como puede ver, las fuentes de radio no térmicas se concentran principalmente entre dos círculos amarillos. En total, en la región entre 0.2 y 3.8 pc, se detectaron 415 fuentes de radio en el rango de potencia de 2 keV a 8 keV. Después del filtrado, quedaron 92 fuentes, de las cuales 26 estaban a una distancia de proyección más cercana que 1 parsec al centro.

Se sabe que la naturaleza "no térmica" de la radiación es característica de los sistemas binarios con agujeros negros, estrellas de neutrones y púlsares.

Los agujeros negros individuales son casi imposibles de detectar. Pero si un agujero negro tiene un compañero en forma de estrella de neutrones, entonces dicho sistema se libera mediante radiación característica. Después de analizar todos los datos recopilados, los investigadores contaron doce sistemas binarios de este tipo con un agujero negro en la región indicada con un radio de aproximadamente tres años luz desde el centro de la Vía Láctea.



En general, los sistemas binarios con un agujero negro son una ocurrencia bastante rara. La presencia de una cantidad tan grande de tales sistemas en un área tan pequeña significa que la concentración de agujeros negros en el centro de la Vía Láctea es muchos más grande que en otras regiones, lo que es totalmente consistente con la predicción de la dinámica estelar galáctica. A modo de comparación, solo se descubrieron cinco agujeros negros en toda nuestra galaxia con un diámetro de aproximadamente 100,000 años luz. Y aquí, en un pequeño parche de tres años luz, hay 12 sistemas binarios con agujeros negros a la vez.



Según la teoría actual de los agujeros negros, dada la probabilidad de la formación de sistemas binarios en comparación con los agujeros negros comunes, los científicos estimaron el número total de agujeros negros en la región de investigación. La presencia de 12 sistemas binarios con BH significa que en total hay alrededor de 10,000 agujeros negros.

Los autores del estudio sugieren que la disponibilidad de información sobre el número y la concentración de agujeros negros permitirá compilar mejores modelos pronósticos para la fusión de BH con la formación de ondas gravitacionales que llegan a la Tierra. Los científicos han comenzado recientemente a registrar la distribución de estos pliegues del espacio-tiempo, predicho por Einstein hace aproximadamente un siglo.

El artículo científico fue publicado el 5 de abril de 2018 en la revista Nature (doi: 10.1038 / nature25029, pdf ).