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26 septiembre 2014 5 26 /09 /septiembre /2014 16:20

A supermassive black hole in an ultra-compact dwarf galaxy

 

La galaxia enana M60-UCD1, ampliada en el recuadro, cerca de la...

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La galaxia enana M60-UCD1, ampliada en el recuadro, cerca de la brillante M60 (arriba). NASA/CAX/Strader et al

Un agujero negro supergigante dentro de una galaxia liliputiense

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.

 

25/09/2014   - En el centro de la galaxia enana ultracompacta M60-UCD1 se ha encontrado un agujero negro con una masa que supera en 20 millones de veces la masa del Sol. Se trata de la galaxia más pequeña conocida albergando un agujero negro de tan formidable masa.

Una galaxia pequeña y anodina

The supermassive black hole, (pictured) discovered at the centre of galaxy M60-UCD1, is said to have a mass equivalent to 21 million suns. Scientists believe M60-UCD1 may be the remnant of a larger galaxy that had its outer regions torn away after approaching too close to another monster-sized galaxy, which it now orbits

The supermassive black hole, (pictured) discovered at the centre of galaxy M60-UCD1, is said to have a mass equivalent to 21 million suns. Scientists believe M60-UCD1 may be the remnant of a larger galaxy that had its outer regions torn away after approaching too close to another monster-sized galaxy, which it now orbits
Read more: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2759727/Dwarf-galaxy-s-giant-dark-heart-Supermassive-black-hole-spotted-star-cluster-500-times-smaller-Milky-Way.html#ixzz3ERmASZ7a

 

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M60-UCD1 es una galaxia enana y ultracompacta situada a unos 54 millones de años luz en el cúmulo de Virgo, muy cerca de la línea de mirada a la gran galaxia elíptica M60 (el objeto número 60 del catálogo de Messier). Estas galaxias ultracompactas pueden contener hasta 200 millones de masas solares, pero sus dimensiones apenas superan los 150 años luz. Se trata por tanto de galaxias muchísimo más pequeñas que nuestra Vía Láctea, que tiene un tamaño de unos 50.000 años luz. De hecho las galaxias ultracompactas parecen objetos muy similares a los cúmulos estelares globulares que se observan en el seno de nuestra galaxia.

El origen de las galaxias enanas ultracompactas es un misterio, pero hay dos teorías que pretenden explicarlo. En la primera de estas teorías, estas galaxias se formaron como grandes cúmulos estelares particularmente masivos, mientras que la segunda teoría propone que cada una de estas galaxias es la parte central de una galaxia mucho mayor que quedó despojada cuando otras galaxias vecinas arrancaron la mayor parte de su material por efectos gravitatorios.

Un agujero negro supermasivo

Recreación de un agujero negro supermasivo y su disco de acreción
http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_de_acrecimiento

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Los agujeros negros supermasivos, esto es, los que poseen masas superiores en un millón de veces la masa del Sol, se encuentran habitualmente en el centro de grandes galaxias, pero no en las galaxias enanas. Sin embargo, y muy sorprendentemente, la masa del agujero negro en la pequeñísima galaxia M60-UCD1 ha sido estimada en 21 millones de veces la masa del Sol. Para estimar esta masa, un equipo internacional de astrónomos liderado por Anil Seth (Universidad de Utah) utilizó el espejo de 8 metros del telescopio Gemini-Norte (en el Observatorio de Mauna Kea, Hawái) y midió la velocidad de algunas de las estrellas individuales de la galaxia. Encontraron así que las estrellas próximas al centro galáctico se mueven a unas velocidades altísimas: unos 630.000 kilómetros por hora, de donde dedujeron la gran masa del agujero negro central. Estas observaciones fueron complementadas con imágenes de las galaxias M60 y M60-UCD1 tomadas con el telescopio espacial Hubble.

Situación extrema

Hasta ahora se ha venido observando que los agujeros negros más masivos están en las mayores galaxias conocidas y está más o menos aceptado por una mayoría de astrónomos que las masas de los agujeros negros centrales son proporcionales a las de las galaxias que los albergan. No se conoce, sin embargo, la razón de esta proporcionalidad y hay pocas medidas precisas que le sirvan de base. En términos generales, se piensa que las galaxias evolucionan y crecen de forma paralela a sus agujeros negros centrales. Por ejemplo, si una gran galaxia elíptica se forma a partir de dos espirales, también el nuevo agujero negro central podría ser la fusión de los dos individuales de las galaxias iniciales.

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Normalmente, un agujero negro supermasivo suele contener un pequeño porcentaje, en torno al 0,1 por ciento, de la masa total de la galaxia que lo rodea. Sin embargo, en el caso de M60-UCD1, el agujero negro contiene en torno al 15 por ciento de la masa de la galaxia. Este porcentaje es al menos cien veces más alto que el habitual.

Cuando comparamos M60-UCD1 con la Vía Láctea, resulta que la primera es unas 500 veces más pequeña y unas mil veces menos masiva que nuestra galaxia. Sin embargo el agujero negro central de M60-UCD1 es unas 5 veces más masivo que el de la Vía Láctea.

Evolución galáctica

La explicación más plausible para esta situación tan anómala es que M60-UCD1 sea el pequeño remanente de una galaxia que fue mucho más masiva en el pasado, quizás cientos o miles de veces más masiva. La proximidad a la gran elíptica M60 conduce a pensar que quizás esta galaxia fue la responsable de las fuerzas gravitatorias que arrancaron la mayor parte de la masa inicial de la que hoy contemplamos como galaxia enana, mientras que su gran agujero inicial quedó intacto durante el proceso. Estas nuevas observaciones parecen confirmar, por tanto, la segunda de las dos teorías evocadas más arriba para el origen de las galaxias ultracompactas.

 

Existen muchas galaxias enanas ultracompactas en el universo, se conocen varias decenas en los cúmulos de galaxias más cercanos. Una peculiaridad de todas estas galaxias es que la masa que se deduce a partir de su brillo es siempre menor que la masa estimada por métodos dinámicos. Las nuevas observaciones de M60-UCD1 ofrecen un indicio para una posible solución a esta paradoja. En efecto, si todas estas galaxias poseen agujeros negros tan masivos, la contribución de las masas de éstos a las masas totales de las galaxias sería muy significativa, explicando el defecto de masa que se obtiene teniendo en cuenta tan sólo el brillo de las estrellas en las galaxias.

Naturalmente para verificar esta hipótesis resulta imprescindible medir una muestra amplia de galaxias enanas ultracompactas, algo extremadamente difícil en estos momentos incluso con los mayores telescopios disponibles. Habrá que esperar a la siguiente generación de grandes telescopios ópticos, con espejos de más de treinta metros de diámetro, para medir con precisión estas galaxias liliputienses.

 

 

* El estudio de la galaxia M60-UCD1 por Anil Seth y colaboradores ha sido publicado en el número del 18 de septiembre de la revista Nature. El manuscrito del artículo puede consultarse aquí.

* Si se confirmase que todas las galaxias enanas ultracompactas poseen agujeros negros en sus centros, resultaría que la abundancia de los agujeros negros supermasivos en el universo sería mucho más alta que la estimada hasta el presente.

* Además de agujeros negros supermasivos, existen en el universo agujeros negros de masa estelar (que se forman en las implosiones que se producen al final de las vidas de las estrellas). En algunas teorías de gravedad cuántica, se especula con la existencia de microagujeros negros de masa muy pequeña que se evaporarían en tiempos muy cortos mediante la emisión de una radiación conocida como 'radiación de Hawking'

 

Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional) y académico de la Real Academia de Doctores de España.

 

 

Artist’s concept of supermassive black hole within M60-UCD1.[2]

This is an illustration of the supermassive black hole located in the middle of the very dense galaxy M60-UCD1. It weighs as much as 21 million times the mass of our Sun. Lying about 50 million light-years away, M60-UCD1 is a tiny galaxy with a diameter of 300 light-years — just 1/500th of the diameter of the Milky Way! Despite its size it is pretty crowded, containing some 140 million stars. Because no light can escape from the black hole, it appears simply in silhouette against the starry background. The black hole’s intense gravitational field warps the light of the background stars to form ring-like images just outside the dark edges of the black hole’s event horizon. Combined observations by the NASA/ESA Hubble Space Telescope and NASA’s Gemini North telescope determined the presence of the black hole inside M60-UCD1.

http://en.wikipedia.org/wiki/M60-UCD1

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Stellar kinematic maps of M60-UCD1 showing clear rotation and a dispersion peak.

a and b show the measured radial velocities (bulk motions towards and away from us) and velocity dispersions (random motions) of the stars in M60-UCD1 with typical errors of 6 km s−1. Black contours show isophotes in the K-band stellar continuum. Kinematics are determined in each individual pixel near the centre, but at larger radii the data were binned to increase the signal-to-noise ratio and enable kinematic measurements. c and d show the best-fitting dynamical model; a black hole is required to replicate the central dispersion peak.

Stellar kinematic maps of M60-UCD1 showing clear rotation and a dispersion peak.

From A supermassive black hole in an ultra-compact dwarf galaxy

 

 

 

 

A supermassive black hole in an ultra-compact dwarf galaxy

 Nature 513, 398–400 (18 September 2014)

 

Densest-Galaxy

Ultra-compact dwarf galaxies are among the densest stellar systems in the Universe. These systems have masses of up to 2 × 108 solar masses, but half-light radii of just 3–50 parsecs1. Dynamical mass estimates show that many such dwarfs are more massive than expected from their luminosity2. It remains unclear whether these high dynamical mass estimates arise because of the presence of supermassive black holes or result from a non-standard stellar initial mass function that causes the average stellar mass to be higher than expected3, 4. Here we report adaptive optics kinematic data of the ultra-compact dwarf galaxy M60-UCD1 that show a central velocity dispersion peak exceeding 100 kilometres per second and modest rotation. Dynamical modelling of these data reveals the presence of a supermassive black hole with a mass of 2.1 × 107 solar masses. This is 15 per cent of the object’s total mass. The high black hole mass and mass fraction suggest that M60-UCD1 is the stripped nucleus of a galaxy. Our analysis also shows that M60-UCD1’s stellar mass is consistent with its luminosity, implying a large population of previously unrecognized supermassive black holes in other ultra-compact dwarf galaxies2.

 

Anil C. Seth,    Remco van den Bosch, Steffen Mieske, Holger Baumgardt, Mark den Brok,     Jay Strader, Nadine Neumayer,    Igor Chilingarian, Michael Hilker, Richard McDermid, Lee Spitler, Jean Brodie,    Matthias J. Frank    & Jonelle L. Walsh

 

 Nature 513, 398–400 (18 September 2014)

 

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http://1.bp.blogspot.com/-v-hEaGZrzCM/UJuxq9VIEjI/AAAAAAAAKzk/DJkSD_ovzSQ/s400/galaxia-renacuajo_PS1V9_snyder.jpg

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Arp 188 y la cola del Renacuajo. En esta vista espectacular, basada en datos de imagen del Hubble Legacy Archive, numerosas galaxias lejanas forman un hermoso telón de fondo para la distorsionada galaxia espiral Arp 188, la Galaxia del Renacuajo. El renacuajo cósmico se encuentra a no más de 420 millones de años-luz en dirección de la constelación septentrional del Dragón o Draco. La cola —o arrastre gravitacional en la jerga astronómica— de la galaxia, la parte que más llama la atención, mide cerca de 280 mil años-luz de longitud y cuenta con cúmulos de estrellas masivas, brillantes y azules. Una hipótesis sostiene que una galaxia intrusa más compacta cruzó a Arp 188 por el frente —de derecha a izquierda en la imagen— y, a consecuencia de la atracción gravitacional, fue arrojada detrás del Renacuajo. Durante el encuentro cercano las fuerzas de marea arrancaron estrellas, gas y polvo de la galaxia espiral, dando lugar a la formación de una cola espectacular. En cuanto a la propia galaxia intrusa, se encontraría a unos 300 mil años-luz detrás del Renacuajo y puede verse a través de los brazos de la galaxia espiral que, situada en primer plano, se divisa en la parte superior derecha de la imagen (clic en la imagen para ampliarla). Leer la entrada completa.

 

http://www.americaspace.com/?p=67750

Bizarre Universe: Massive Black Hole In Tiny Galaxy and Exoplanet That Makes Its Star Act Older Than It Is
By Paul Scott Anderson

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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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