29/09/2023

Astrónomos chilenos proponen un nuevo origen para los agujeros negros

La investigación aparecerá mañana en la edición impresa de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). En el trabajo participaron científicos de la Universidad de Chile, Concepción y de Heidelberg, en Alemania.

En el centro de las galaxias existen grupos densos de estrellas que son conocidos como “cúmulos estelares nucleares”, su estudio ha sido clave para entender la formación galáctica. “El hallazgo implica la existencia de una masa crítica para los cúmulos estelares nucleares, que si se supera, existe una inestabilidad producida por el choque constante entre estrellas, la que puede llegar a formar un agujero negro”, indica Andrés Escala, astrónomo de la Universidad de Chile y uno de los participantes de esta investigación.

“Debido a esta inestabilidad global, dado estos constantes choques entre estrellas, los cúmulos pueden llegar a implosionar, es decir, que su masa se retraiga -compacte- con gran fuerza y formen ese agujero negro”, agrega Marcelo Vergara quien es el primer autor del paper y menciona que este estudio añade una nueva perspectiva en la formación de estos objetos, especialmente los llamados super masivos.

Los resultados sugieren que los cúmulos estelares nucleares pueden ser lugares importantes para la formación de agujeros negros masivos y que este proceso puede ser más común y eficiente de lo que se pensaba anteriormente.

Para lograr este descubrimiento, se utilizaron simulaciones numéricas de alta complejidad, las que resuelven las ecuaciones físicas que describen la evolución de los cúmulos estelares. “Esto permitió simular la dinámica de las interacciones entre las estrellas, sus colisiones y la posterior formación de agujeros negros masivos”, comenta Dominik Schleicher, también investigador del Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines CATA.

Los cálculos matemáticos se realizaron en el supercomputador del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción, “Kultrun”, lo que permitió realizar estas simulaciones muy detalladas de cúmulos estelares nucleares y explorar la existencia de una masa crítica en dichos sistemas, con el apoyo CATA y de los Fondos de Astronomía Quimal.

En la nueva investigación, se pusieron a prueba resultados de trabajos anteriores del Doctor Escala, además de Escala participaron Marcelo Vergara (primer autor del paper) y Dominik Schleicher de la Universidad de Concepción, quienes llevaron a cabo las simulaciones computacionales y su posterior análisis; mientras que Bastián Reinoso del Institut für Theoretische Astrophysik, Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg (Alemania), aportó la implementación numérica del escenario. Los resultados fueron publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) con el título “Global instability by runaway collisions in nuclear stellar clusters: numerical tests of a route for massive black hole formation” (“Inestabilidad global por colisiones desbocadas en cúmulos estelares nucleares: pruebas numéricas de una ruta para la formación de agujeros negros masivos”). Puedes ver el artículo en el siguiente enlace.