Cómo cerrar el quásar

Acercarse / Este quásar está a más de 2 mil millones de años luz de distancia, pero es lo suficientemente brillante como para resaltar las galaxias más cercanas.

Las galaxias activas son algunos de los objetos más brillantes del universo. Estas galaxias envían chorros masivos de materia a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, todo impulsado por la materia que cae en el agujero negro supermasivo en el centro. Si bien todas las galaxias parecen contener agujeros negros supermasivos, no todas están activas: nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene un agujero negro silencioso en su núcleo. ¿Que hace la diferencia? ¿Por qué algunas galaxias y sus agujeros negros se activan mientras otras permanecen en silencio?

Obviamente, tomar una galaxia normal y convertirla en una galaxia activa no es tan simple como presionar un interruptor de luz. El modelado sugirió que la activación del agujero negro central de la galaxia (y por lo tanto la galaxia en su conjunto) podría ser parte del proceso de construcción galáctica., Que se produce a través de la fusión de galaxias más pequeñas mediante colisiones. Estas colisiones pueden enviar gas que fluye hacia la galaxia, creando densidades lo suficientemente altas en el núcleo como para activar el agujero negro. Ahora, otro estudio sugiere que estas colisiones también podrían cerrar el agujero negro nuevamente; todo depende de los detalles de la geometría.

Donut cerca del agujero

Para comprender cómo funciona esto, debe comprender el entorno cercano a un agujero negro. Si bien se presta mucha atención al curioso atractivo de la realidad en el horizonte de sucesos del agujero negro, en realidad todo lo que afecta al universo circundante se encuentra a una distancia de esta ubicación. Allí, la atracción gravitacional de un agujero negro regula cualquier materia agrandada en un disco plano que alimenta el material al agujero negro llamado disco de acreción, con el agujero negro en su centro. Además, una nube gaseosa circular en forma de torta se alimentaba más ampliamente en este disco.

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Esta organización es necesaria para alimentar eficientemente el material en el agujero negro. Las colisiones dentro de la lluvia radiactiva producen radiación que empuja toda la materia. Es esta alimentación activa la que se piensa que es esencial para impulsar los planos que crean galaxias activas.

Hasta cierto punto, todo esto se autorregula. Empujando suficiente gas hacia el centro de la galaxia, eventualmente formará una rosquilla (más técnicamente un anular) y comenzará a alimentar el gas del agujero negro. Los modelos anteriores han demostrado que las colisiones galácticas son capaces de hacer esto. Todas las galaxias contienen nubes de gas de diferentes densidades alrededor de sus discos. Las perturbaciones causadas por la colisión tienen la capacidad de reorganizar estas nubes, enviando algunas de ellas cerca del núcleo de la galaxia, donde la materia puede ser capturada por la atracción gravitacional del agujero negro.

Esto no sucede en todos los casos, sin embargo, un grupo de investigadores japoneses – Yohei Miki, Masao Mori y Toshihiro Kawaguchi – quedaron fascinados por una serie de casos en los que aparecieron signos recientes de colisiones en galaxias que no estaban activas. De hecho, algunos de estos indicadores tenían indicaciones de que el agujero negro se había calmado hace relativamente poco tiempo, lo que sugiere que la colisión y el cierre pueden estar relacionados.

Nuestro vecino grande más cercano, Andrómeda Galaxy M31, está inactivo y también tiene una característica llamada Corriente Gigante del Sur que parece ser los restos de una pequeña galaxia con la que chocó. Debido a que entendemos mejor los detalles de Andrómeda debido a su proximidad y modelamos esta colisión con cierto detalle, los investigadores decidieron observar el efecto que podría tener en el agujero negro central.

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Cara a cara en caso de colisión

El modelo mostró que si la galaxia enana entraba en el centro de Andrómeda, tenía la capacidad de desactivar la torta de gas que alimenta el agujero negro. Si este es el caso o no, depende de la densidad relativa del gas en una galaxia y del gas en una rosquilla. Mientras la densidad sea mayor en la próxima galaxia, el toro debería estar desactivado. Básicamente, el gas entrante no regulado transferirá parte de su impulso al gas que orbita el agujero negro, alejándolo. El resultado es un lío desordenado que no puede alimentar eficientemente el agujero negro.

Los investigadores señalan que si bien la densidad del gas por sí sola es suficiente para ahogar un agujero negro, la ingeniería también podría ser importante. Si la galaxia entrante choca con el borde, todo su ancho pasará a través de la región del agujero negro central de Andrómeda, proporcionando una fuerza de desgarro aún mayor. Por el contrario, si la densidad del gas en el núcleo de la galaxia es lo suficientemente alta, la galaxia entrante no podrá desactivarlo.

Todo esto está sucediendo rápidamente, al menos desde la perspectiva de las galaxias, y se necesitan alrededor de un millón de años para silenciar un agujero negro activo.

Después de exceder las condiciones especificadas en Andrómeda, los autores utilizaron promedios del número de galaxias pequeñas cerca de galaxias grandes y la frecuencia aparente de colisiones para calcular la frecuencia con la que ocurrió una de estas colisiones. Estiman que una galaxia típica debería ocurrir aproximadamente cada cien millones de años en promedio. Esto es solo promedio. Algunas galaxias energéticas pueden tardar más en chocar con la configuración correcta.

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Los modelos también pueden tener un enlace a eventos cercanos a casa. Al igual que Andrómeda, el agujero negro central de la Vía Láctea está actualmente en calma. Los autores señalan que un telescopio espacial llamado Gaia encontró recientemente evidencia de una colisión entre una pequeña galaxia y el núcleo central de la Vía Láctea (una colisión que creó una estructura poco probable llamadaSalchicha Gaia-EnceladoPor tanto, es posible que este evento cerrara el agujero negro central de la Vía Láctea.

Astronomía naturalDOI: 2021. 10.1038 / s41550-020-01286-9 (Acerca de los DOI).

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