Tamaño de un agujero negro supermasivo mostrado por patrón de alimentación

La mayoría de los agujeros negros supermasivos cercanos están inactivos. Estos gigantes dormidos se comieron sus reservas de gas y polvo durante millones de años, dejándolos oscuros y silenciosos.

Para identificar los agujeros negros inactivos, los científicos deben medir el efecto de la gravedad en las estrellas cercanas y las nubes de gas.

Sin embargo, en el universo distante, los científicos pueden observar agujeros negros supermasivos como lo eran durante el universo temprano, cuando los centros de estas galaxias de rápido crecimiento acumulaban grandes cantidades de material estelar y superaban a galaxias enteras.

Según un nuevo estudio publicado el jueves en la revista Science, el patrón de alimentación corporal revela el tamaño de un agujero negro supermasivo.

Cuando un agujero negro supermasivo atrae material hacia su disco de acreción, el gas y el polvo capturados se condensan y forman lo que se llama una corona, que produce una luz de rayos X extremadamente brillante.

La luz emitida por el disco de acreción y su corona no es estática, sino parpadea.

Los destellos de radiación electromagnética pueden formar patrones en escalas de tiempo tan breves como unas pocas horas o tan largas como varias décadas.

«Se han realizado muchos estudios que han explorado las posibles relaciones entre el parpadeo observado y la masa SMBH, pero los resultados no han sido concluyentes y, en ocasiones, controvertidos», dijo el autor principal del estudio, Colin Burke, estudiante de posgrado en astronomía en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, dijo en un comunicado de prensa.

Para el nuevo estudio, los investigadores compilaron un gran registro de los patrones de parpadeo alterados que resultan de la alimentación activa de las SMBH. Aunque los patrones de parpadeo causados ​​por el consumo de un agujero negro son aleatorios, los investigadores pueden determinar la fuerza de la variabilidad del agujero negro en función de las escalas de tiempo.

Para las enanas blancas, estrellas similares al Sol en colapso, los investigadores confirmaron que la masa del agujero negro está estrechamente relacionada con la escala de tiempo cambiante.

Era más fácil notar la relación entre las enanas blancas, que son de millones a miles de millones de veces más pequeñas que las enanas blancas pequeñas y medianas.

Para los agujeros negros supermasivos, las escalas de tiempo extendidas hacen que los patrones de contraste sean difíciles de descifrar, pero los investigadores enfatizaron que existe la misma relación entre las escalas de tiempo de masa y contraste entre los agujeros negros más grandes.

«Estos hallazgos sugieren que los procesos que impulsan el parpadeo durante la acreción son universales, ya sea que el objeto central sea un agujero negro supermasivo o una enana blanca liviana», dijo el coautor Yu Shen, profesor de astronomía en la Universidad de Illinois.

Los astrónomos esperan que su trabajo conduzca al descubrimiento de agujeros negros intermedios, agujeros IMBH, aquellos con una masa de más de 100.000 a 100.000 veces la masa del Sol.

Los científicos han descubierto y estudiado miles de agujeros negros de masa estelar y agujeros negros supermasivos, pero solo se ha descubierto un agujero negro confirmado.

«Ahora que existe una correlación entre el patrón de parpadeo y la masa corporal acumulada central, podemos usarlo para predecir cómo se vería la señal de parpadeo del IMBH», dijo Burke.

A partir de 2023, el Observatorio Vera C. Rubin en Chile llevará a cabo el estudio más grande de luz intermitente en todo el universo: el Estudio del legado del espacio-tiempo, que medirá los patrones oscilantes de miles de millones de objetos.

“La extracción del conjunto de datos LSST para buscar patrones de parpadeo consistentes con la acumulación de IMBH tiene el potencial de descubrir y comprender este misterioso y esperado grupo de agujeros negros”, dice Shen Liu, profesor de astronomía en Illinois.