Buscando agujeros negros de masa intermedia en nuestra galaxia
La investigación examina el papel de los IMBHs cerca del centro galáctico y su influencia en las estrellas.
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Tabla de contenidos
En nuestra galaxia, la parte central contiene un agujero negro supermasivo, que está rodeado por un grupo de estrellas conocidas como las S-stars. Estas estrellas se mueven rápido y no se pueden explicar fácilmente con las teorías actuales sobre cómo se forman las estrellas. Algunos científicos piensan que podría haber un agujero negro de masa intermedia (IMBH) escondido en esta zona, lo que podría ayudar a entender el extraño comportamiento de las S-stars.
¿Qué es un IMBH?
Se cree que los Agujeros Negros de masa intermedia tienen masas que están entre los agujeros negros pequeños formados por estrellas y los agujeros negros supermasivos más grandes que se encuentran en los centros de las galaxias. Entender los IMBH es importante para averiguar cómo crecen los agujeros negros supermasivos con el tiempo.
La Investigación Actual
Para aprender más sobre los IMBH y su posible presencia en el Centro Galáctico, analizamos datos de una estrella conocida llamada S2. Esta estrella orbita alrededor del agujero negro central y proporciona información importante sobre los efectos gravitacionales presentes en el área.
Consideramos dos escenarios diferentes: uno donde un IMBH orbita cerca de la estrella S2 y otro donde está más lejos y no interactúa tanto con S2. Usamos métodos avanzados para explorar diferentes posibilidades para la masa y órbita del IMBH y cómo esto podría afectar a las S-stars.
Resultados del Estudio
Cuando miramos detenidamente los datos, encontramos algunas pistas importantes. Hay restricciones fuertes sobre la masa de cualquier IMBH que podría estar cerca de S2. Específicamente, si existe dentro de la órbita de S2, tiene que ser un IMBH de baja masa, y si tiene una masa mayor, probablemente está más lejos. La mayoría de los IMBH posibles que interactuarían con S2 no son estables y podrían desestabilizar el grupo de S-stars en menos de un millón de años.
La Estrella S2
La estrella S2 es muy crucial para esta investigación. Se mueve alrededor del agujero negro central de una manera que nos permite ver cómo la gravedad la afecta. Los datos de S2 se han recopilado a lo largo de muchos años, lo que permite a los investigadores hacer mediciones precisas de su órbita y las fuerzas que actúan sobre ella. Esta información nos ha ayudado a establecer límites sobre qué tipo de IMBH podría estar cerca.
El Centro Galáctico
El Centro Galáctico es una región única llena de muchas estrellas, algunas de las cuales son viejas, mientras que otras son muy jóvenes, como las S-stars. La presencia de estas estrellas jóvenes cerca del agujero negro central plantea preguntas sobre cómo llegaron allí. Algunos investigadores sugieren que la influencia gravitacional de un IMBH podría haber jugado un papel en llevarlas a sus órbitas actuales.
¿Cuántos IMBHs Hay?
Aunque creemos que pueden existir IMBHs, aún son muy difíciles de encontrar. Las observaciones directas son escasas, y la mayor parte de lo que sabemos proviene del estudio del comportamiento de otras estrellas y objetos. Las teorías actuales sugieren que los IMBHs podrían ser más comunes de lo que pensamos, posiblemente escondidos en densos cúmulos de estrellas dentro de las galaxias.
La Importancia de los Datos
Para este estudio, la recopilación de datos fue vital. Usamos varias fuentes diferentes para observar S2 y seguir su órbita. Al recopilar datos astrométricos y de espectroscopía, pudimos obtener una imagen clara de cómo se mueve S2 e interactúa con otros objetos. Esta combinación de información es crucial para limitar las posibilidades de cualquier IMBH cercano.
Investigación Futura
Se necesitan más datos para tener una imagen más clara. Se espera que las futuras observaciones mejoren nuestras restricciones sobre la masa y la ubicación de los IMBH en el Centro Galáctico. Observar más estrellas como S2 y recopilar datos a lo largo de escalas de tiempo más largas ayudará a los investigadores a entender si hay un IMBH presente.
El Papel de los IMBHs en la Evolución de las Galaxias
Entender el papel de los IMBHs también es esencial para responder preguntas más grandes sobre cómo evolucionan las galaxias. Si los IMBHs existen y juegan un papel en el crecimiento de los agujeros negros supermasivos, esto podría cambiar nuestra percepción sobre la formación y desarrollo de galaxias.
Conclusión
El estudio de los agujeros negros de masa intermedia en el Centro Galáctico está en curso. Aunque aún no hay evidencia firme de su presencia, nuestra investigación sobre el movimiento de estrellas como S2 ayuda a reducir las posibilidades. A medida que recopilamos más datos y mejoramos nuestros métodos, podríamos encontrar algún día los esquivos IMBHs escondidos en nuestra galaxia.
La búsqueda de estos objetos no solo nos ayuda a entender mejor nuestra propia galaxia, sino que también arroja luz sobre los misterios de la formación de agujeros negros y la evolución del cosmos.
Título: Where intermediate-mass black holes could hide in the Galactic Centre: A full parameter study with the S2 orbit
Resumen: In the Milky Way the central massive black hole, SgrA*, coexists with a compact nuclear star cluster that contains a sub-parsec concentration of fast-moving young stars called S-stars. Their location and age are not easily explained by current star formation models, and in several scenarios the presence of an intermediate-mass black hole (IMBH) has been invoked. We use GRAVITY astrometric and SINFONI, KECK, and GNIRS spectroscopic data of S2 to investigate whether a second massive object could be present deep in the Galactic Centre (GC) in the form of an IMBH binary companion to SgrA*. To solve the three-body problem, we used a post-Newtonian framework and consider two types of settings: (i) a hierarchical set-up where the star S2 orbits the SgrA* - IMBH binary and (ii) a non-hierarchical set-up where the IMBH trajectory lies outside the S2 orbit. In both cases we explore the full 20-dimensional parameter space by employing a Bayesian dynamic nested sampling method. For the hierarchical case we find: IMBH masses > 2000 Msun on orbits with smaller semi-major axes than S2 are largely excluded. For the non-hierarchical case the parameter space contains several pockets of valid IMBH solutions. However, a closer analysis of their impact on the resident stars reveals that IMBHs on semi-major axes larger than S2 tend to disrupt the S-star cluster in less than a million years. This makes the existence of an IMBH among the S-stars highly unlikely. The current S2 data do not formally require the presence of an IMBH. If an IMBH hides in the GC, it has to be either a low-mass IMBH inside the S2 orbit that moves on a short and significantly inclined trajectory or an IMBH with a semi-major axis >1". We provide the parameter maps of valid IMBH solutions in the GC and discuss the general structure of our results. (abridged)
Autores: The GRAVITY Collaboration, O. Straub, M. Bauböck, R. Abuter, N. Aimar, P. Amaro Seoane, A. Amorim, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, Y. Dallilar, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, F. Eisenhauer, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J. -B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, D. C. Ribeiro, M. Sadun Bordoni, S. Scheithauer, J. Shangguan, T. Shimizu, J. Stadler, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez
Última actualización: 2023-07-13 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2303.04067
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.04067
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
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