Formación de agujeros negros de tamaño mediano

Hay agujeros negros estelares que se forman cuando una estrella masiva colapsa al final de su vida. Suelen ser tan pesados ​​como las estrellas, es decir, entre tres y cien masas solares. Y hay agujeros negros extremadamente masivos ubicados en los centros de las galaxias, que pesan unos pocos millones o incluso miles de millones de masas solares. Pero, ¿podrían existir también agujeros negros con una masa de entre unos pocos cientos y 100.000 masas solares, los llamados IMBH (agujeros negros de masa intermedia)? Hasta el momento no hay pruebas claras de su existencia. Pero las pistas van en aumento. Un equipo internacional dirigido por Manuel Arca Sedda y Albrecht Kamlah del Instituto Max Planck de Astronomía utiliza simulaciones numéricas de alta resolución para demostrar que los IMBH más pequeños surgen naturalmente de interacciones de alta energía entre estrellas dentro de cúmulos estelares.

“Los agujeros negros de masa intermedia son difíciles de observar”, explica Manuel Arca Sedda, físico del Instituto Gran Sasso de L’Aquila y autor principal del artículo de investigación publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, según un comunicado de prensa. . «Los métodos de observación actuales no nos permiten estudiar el grupo de agujeros negros con masas entre 1.000 y 10.000 masas solares». Esto se debe principalmente a que aún no ha sido posible detectarlos mediante telescopios o técnicas indirectas. Actualmente existe la esperanza de que detectores de ondas gravitacionales altamente sensibles algún día puedan proporcionar evidencia de la fusión de tales objetos.

Los astrónomos sospechan desde hace tiempo que se pueden encontrar agujeros negros de tamaño mediano en densos cúmulos estelares. Con la ayuda de complejas simulaciones por ordenador, los expertos han descubierto un posible mecanismo mediante el cual podrían formarse cúmulos estelares tan jóvenes y masivos. Y, de hecho, cuando los sistemas estelares únicos y binarios chocan, se forman estrellas cada vez más masivas, que eventualmente se convierten en agujeros negros. En esta etapa pueden absorber estrellas masivas y agujeros negros adicionales, dando lugar a agujeros negros de varios cientos de masas solares.

El hallazgo más importante de las simulaciones: sólo una compleja serie de diferentes interacciones y eventos de fusión conducen a la meta. Sin embargo, la probabilidad de alcanzar masas superiores a unos pocos cientos de masas solares depende de la densidad y riqueza de masa del medio ambiente. Los procesos de intercambio excesivamente violentos pueden provocar que los objetos sean expulsados ​​del cúmulo estelar padre después de sólo unos cientos de millones de años.

Sin embargo, un importante misterio científico sigue sin respuesta: si estos agujeros negros intermedios representan el vínculo entre los agujeros negros estelares y los extremadamente masivos. Sin embargo, el estudio deja lugar a algunas especulaciones. «Necesitamos dos ingredientes para entendernos mejor», explica Sedda. «Por un lado, necesitamos conocer uno o más procesos capaces de formar IMBH y, por otro lado, necesitamos una explicación de lo que mantiene a los objetos en su entorno». El estudio proporciona pistas útiles sobre el primer ingrediente. El segundo aspecto, sin embargo, plantea grandes exigencias a las simulaciones futuras: es necesario analizar y procesar aún más cúmulos estelares con un número significativamente mayor de estrellas binarias.