NGC 922: Buscando la mejor receta de agujero negro

En esta temporada vacacional de cocina casera y recetas cuidadosamente afilado con piedra, algunos astrónomos se preguntan: ¿Cuál es la mejor combinación de ingredientes para que las estrellas hagan el mayor número de regordetes agujeros negros?

Ellos están afrontando este problema por estudiar el número de agujeros negros en galaxias con diferentes composiciones. Una de estas galaxias, la galaxia del anillo NGC 922, se ve en esta imagen compuesta con rayos x del Observatorio de rayos x Chandra de la NASA (rojo) y datos ópticos del telescopio espacial Hubble (que aparece como color rosa, amarillo y azul).

NGC 922 se formó por la colisión entre dos galaxias - una que se ve en esta imagen y otro situado fuera del campo de visión. Esta colisión provocó la formación de nuevas estrellas en forma de un anillo. Algunos de estas fueron estrellas masivas que evolucionaron y se derrumbaron a los agujeros negros.

La mayoría de las fuentes de rayos x brillantes en la imagen de Chandra de NGC 922 son agujeros negros tirando material de los vientos de las estrellas masivas compañera. Siete de ellos son lo que los astrónomos clasifican como "fuentes de rayos x ultraluminosa" (ULXs). Estos se cree que contienen agujeros negros de masa estelar que son al menos diez veces más masivos que el Sol, que se coloca en la gama superior para esta clase de agujero negro. Son una clase diferente de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, que son millones de millones a miles de millones de veces la masa del Sol.

Trabajo teórico sugiere que los más grandes agujeros negros de masa estelar debe formarse en ambientes que contienen una fracción relativamente pequeña de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, llamado †œmetals†por los astrónomos. En estrellas masivas, los procesos que impulsan importan lejos de las estrellas en el trabajo de los vientos estelares menos eficiente si la fracción de metales es menor. Por lo tanto, deberían perder estrellas con menos de estos metales entre sus ingredientes menos de su masa a través de vientos como evolucionan. Una consecuencia de esta pérdida de masa reducida es que una mayor proporción de estrellas masivas se derrumbará a los agujeros negros de forma cuando se agota su combustible nuclear. Esta teoría parece ser apoyada por la detección de un gran número (12) de ULXs en la galaxia Cartwheel, donde estrellas normalmente contienen sólo alrededor del 30% de los metales que se encuentran en el Sol.

Para probar esta teoría, los científicos estudiaron NGC 922, que contiene la misma fracción de metales como 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 en NGC 922 es comparable al número en la galaxia Cartwheel. Por el contrario, el tally ULX parece que sólo dependen de la velocidad en que se están formando estrellas en las dos galaxias, no en la fracción de metales que contienen.

Cartwheel galaxy

Una explicación de estos resultados es que la teoría de la predicción de que los más grandes agujeros negros de masa estelar debe formarse en malas condiciones de metales es incorrecta. Otra explicación es que la fracción de metal en la galaxia Cartwheel no es lo suficientemente baja como para tener un efecto claro sobre la producción de inusualmente masivos agujeros negros de masa estelar y por lo tanto no causará un aumento en el número de ULXs. Incorporando la evolución de estrellas de modelos recientes sugieren que una clara mejora en el número de ULXs sólo puede ser vista cuando la fracción de metal cae por debajo de 15% del valor del Sol. Los astrónomos están investigando esta posibilidad mediante la observación de galaxias con fracciones de metales extremadamente bajas con Chandra. El número de ULXs se compara con las números de galaxias con mayor contenido de metal. Los resultados de este trabajo se publicará en un futuro papel.

Un artículo que describe los resultados de NGC 922 fue publicado en el número 10 de marzo de 2012 de Astrophysical Journal. Los autores fueron Andrea Prestwich y Jose Luis Galache del centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) en Cambridge, MA; Tim Linden de la Universidad de Santa Cruz en Santa Cruz, CA; Vicky Kalogera de Northwestern University 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 de Wesleyan en Middletown, CT; Anna Wolter y Ginevra Trinchieri de INAF en Milano, Italia.

Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, ala., administra el programa Chandra para dirección de misión de ciencia de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones de vuelo y ciencia de Chandra de Cambridge, Mass.

Traducción: El Quelonio Volador