7 nov. 2011

Materia oscura de las galaxias y su relación con agujeros negros centrales

Los científicos se preguntan por qué todas las galaxias se encuentran embebidas en enormes halos de materia oscura. Se preguntan también qué relación hay entre esta materia oscura y los agujeros negros supermasivos que se hallan en el núcleo de las galaxias.

Las galaxias más masivas se encuentran dentro de un halo de hasta diez veces su diámetro y tienen agujeros negros supermasivos en sus núcleos. Esto ha llevado a especular que la “física exótica” controla el crecimiento de estos agujeros negros, los cuales no estarían directamente relacionados con los halos de materia oscura desde el punto de vista de la física tal como la conocemos hasta ahora.

Científicos del Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics, del University Observatory Munich y la University of Texas en realizaron un amplio estudio de las galaxias para demostrar que la masa del agujero negro no está directamente relacionada con la masa del halo de materia oscura, sino más bien parece estar determinada (esta masa) por el tamaño del núcleo de la galaxia.
Todas las galaxias están incrustadas en halos de materia oscura, la cual extiende más allá del borde visible de la galaxia dominando ampliamente (hasta un 90 %) su masa total. Este componente no puede ser observado directamente, pero se puede medir a través de su efecto sobre el movimiento de las estrellas, gas y polvo. La naturaleza de esta materia oscura es todavía desconocida, pero los científicos creen que está formada por partículas de materia exótica, no bariónica; es decir, no formada por Quarks ni leptones.



El otro componente invisible de una galaxia es el agujero negro central. La propia Vía Láctea alberga un agujero negro supermasivo en su centro, que tendría una masa de cuatro millones de soles

Este tipo de agujeros negros se han encontrado en todas las galaxias luminosas con núcleos prominentes (tales como las elípticas y espirales). Y es posible, haciendo una extrapolación, que todas las galaxias de este tipo posean agujeros negros centrales.

Sin embargo, este componente invisible se detecta de forma indirecta, a partir de su influencia con la materia vecina. Los científicos (año 2002) han sugerido que existe una relación entre estos agujeros negros y los halos de materia oscura. Pero dicha relación no estaría impuesta por la física tradicional, sino por la física exótica, la cual incluiría la materia exótica no bariónica.

Por otro lado, ya se había mostrado unos años antes que los agujeros negros se relacionaban directamente con las protuberancias nucleares de las galaxias, principalmente midiendo la luminosidad de esta región.

Pero dado que las galaxias más grandes, en general, también contienen grandes núcleos, no estaba claro cuál de las correlaciones (la del tamaño intrínseco del núcleo o la masa de la galaxia) es la principal causa de la formación del agujero negro central. Y como la materia oscura está relacionada con la masa de la galaxia, si dicha masa estuviese relacionada con la de los agujeros negros centrales, lo estaría también la materia oscura.

Mediante el estudio de galaxias masivas incrustadas en halos de materia oscura, con velocidades de rotación alta, pero pequeñas o nulas protuberancias centrales, John Kormendy y Ralf Bender trataron de esclarecer estas cuestiones. Ellos sí encontraron que las galaxias sin núcleo contienen agujeros negros de masa muy baja. Por lo tanto, estarían afirmando que el crecimiento del agujero negro central está relacionado con el tamaño del núcleo y no con la masa de la materia oscura (y por lo tanto con el tamaño de la galaxia).

"Es difícil concebir cómo la amplia distribución de materia no bariónica (oscura) podría influir en el crecimiento de un agujero negro central”, dice Ralf Bender, científico del Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics. "Parece mucho más plausible que los agujeros negros crezcan a partir de la materia ordinaria de sus alrededores, sobre todo en la formación de las galaxias", agregó John Kormendy, de la University of Texas.

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