Este artículo fue publicado originalmente en Conversación. La revista contribuyó con el artículo a Space.com. Voces de expertos: artículos de opinión y conocimientos. Fan Zhou Es un estudiante de posgrado en la Universidad Estatal de Pensilvania. W. Neil Brandt Es profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad Estatal de Pensilvania.
Los agujeros negros son magníficos objetos astronómicos con una gravedad tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Los agujeros negros gigantes, conocidos como “agujeros negros supermasivos”, pueden pesar entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol.
Estos gigantes Suelen vivir en los centros de las galaxias.Nuestra galaxia, la Vía Láctea, también tiene un agujero negro supermasivo en su corazón.
Entonces, ¿cómo es que estos agujeros negros supermasivos se vuelven tan masivos? Para responder a esta pregunta, Nuestro equipo Desde ASTRfísicos Miramos hacia atrás en el tiempo a lo largo de los 13.800 millones de años de historia del universo para rastrear cómo crecieron los agujeros negros supermasivos desde sus primeros días hasta hoy.
Hemos construido un modelo para Historia general de crecimiento De los agujeros negros supermasivos que han existido durante los últimos 12 mil millones de años.
¿Cómo crecen los agujeros negros supermasivos?
Los agujeros negros supermasivos crecen principalmente de dos maneras. Puede consumir gas de sus galaxias anfitrionas. Un proceso llamado acumulaciónY ellos también pueden Fusionarse unos con otros Cuando dos galaxias chocan.
Cuando los agujeros negros supermasivos consumen gas,… Casi siempre emiten potentes rayos X.Es un tipo de luz de alta energía invisible a simple vista. Es posible que haya oído hablar de las radiografías del dentista, que a veces se utilizan para examinar los dientes. Rayos X utilizados por los astrónomos. Sus energías suelen ser inferiores a las de los rayos X médicos.
¿Cómo puede la luz, incluso los rayos X invisibles, escapar de los agujeros negros? Estrictamente hablando, la luz no proviene de los agujeros negros en sí, sino del gas que se encuentra en el exterior de ellos. Cuando el gas es atraído hacia el agujero negro, se calienta y brilla para producir luz, como los rayos X. Cuanto más gas consume un agujero negro supermasivo, más rayos X produce.
Gracias a los datos acumulados durante más de 20 años de tres de las instalaciones de rayos X más potentes jamás lanzadas al espacio: Chandra, XMM-Newton y erosita – Los astrónomos pueden capturar rayos X de una gran cantidad de agujeros negros masivos que se acumulan en el universo.
Estos datos permiten a nuestro equipo de investigación estimar qué tan rápido crecen los agujeros negros supermasivos al consumir gas. En promedio, un agujero negro supermasivo podría consumir suficiente gas para alcanzar aproximadamente la masa del Sol cada año, y el valor exacto depende de varios factores.
Por ejemplo, Mostrar datos La tasa de crecimiento de un agujero negro, que en promedio se extiende a lo largo de millones de años, está estrechamente relacionada con la masa de todas las estrellas de su galaxia anfitriona.
¿Con qué frecuencia se fusionan los agujeros negros supermasivos?
Además de alimentarse de gas, los agujeros negros supermasivos también pueden crecer fusionándose entre sí para formar un único agujero negro más masivo cuando las galaxias chocan.
Simulación cósmica usando una supercomputadora Es predecible la frecuencia con la que ocurrirán estos eventos. Esta simulación tiene como objetivo modelar cómo el universo crece y evoluciona con el tiempo. Las innumerables galaxias que vuelan por el espacio son como los ladrillos que construyen el universo.
estos La simulación muestra que Las galaxias y los agujeros negros supermasivos que albergan pueden sufrir múltiples fusiones a lo largo de la historia cósmica.
Nuestro equipo rastreó estos dos canales de crecimiento (consumo de gas y fusiones) utilizando rayos X y simulaciones de supercomputadoras, luego los combinó para construir esta historia de crecimiento integral, que mapea el crecimiento de los agujeros negros en todo el universo durante miles de millones de años.
Nuestra historia de crecimiento revelada Los agujeros negros supermasivos crecieron mucho más rápido hace miles de millones de años, cuando el universo era más joven.
En los primeros días, el universo contenía más gas del que consumían los agujeros negros supermasivos, y continuaron apareciendo agujeros negros supermasivos. A medida que el universo envejecía, el gas se fue agotando gradualmente y el crecimiento de agujeros negros supermasivos se desaceleró. Hace unos 8 mil millones de años, el número de agujeros negros supermasivos se estabilizó. Desde entonces no ha aumentado significativamente.
Cuando no hay suficiente gas para que los agujeros negros supermasivos crezcan mediante acreción, la única forma de que crezcan es mediante la fusión. No hemos visto muchos ejemplos de esto en nuestra historia de crecimiento. En promedio, los agujeros negros más masivos pueden acumular masa de fusión a un ritmo de hasta la masa del Sol cada pocas décadas.
Pensando en el futuro
Esta investigación nos ha ayudado a comprender cómo se ha acumulado más del 90% de la masa en los agujeros negros durante los últimos 12 mil millones de años.
Sin embargo, todavía tenemos que investigar cómo crecen. El universo primitivo Para explicar los pocos porcentajes de masa que quedan en los agujeros negros. La comunidad astronómica está comenzando a avanzar en la exploración de estos primeros agujeros negros supermasivos y esperamos encontrar más respuestas pronto.
Este artículo fue republicado desde Conversación Bajo licencia Creative Commons. Leer Artículo original.
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