Investigadores de CU Boulder han descubierto un mecanismo que explica la persistencia de cúmulos estelares asimétricos alrededor de agujeros negros supermasivos en algunas galaxias.
Este hallazgo sugiere que, durante los períodos de fusión post-galácticos, las estrellas en órbita podrían arrojarse al agujero negro y destruirse a razón de una por año.
La investigación, que fue recientemente publicada en The Astrophysical Journal, también sugiere una respuesta a un viejo misterio astronómico sobre el comportamiento de las órbitas estelares excéntricas cerca de los agujeros negros supermasivos y por qué la dinámica aparentemente inestable sobrevive a largo plazo.
La gravedad de un agujero negro supermasivo crea un cúmulo estelar nuclear que lo rodea, que la física gravitacional esperaría que fuera esféricamente simétrica. Sin embargo, se han observado varias galaxias, incluida la cercana Andrómeda, con un cúmulo estelar asimétrico que toma la forma de un disco. Se sospecha que los discos excéntricos se forman a raíz de una fusión reciente entre dos galaxias ricas en gas.
Dentro del disco, cada estrella sigue una órbita elíptica que gira alrededor del agujero negro supermasivo a lo largo del tiempo. Las órbitas de las estrellas casi se superponen e interactúan entre sí con frecuencia. Finalmente, las interrupciones gravitacionales a la órbita de una estrella lo acercarán demasiado al agujero negro.
«La fuerza se acumula en estas órbitas estelares y cambia su forma», afirma la miembro asociada de JILA Ann-Marie Madigan, quien dirigió el estudio. «Eventualmente, una estrella alcanza su aproximación más cercana al agujero negro y se hace trizas», añade.
«Predecimos que en un período de fusión post-galáctica, un agujero negro supermasivo se tragará una estrella por año», dijo la coautora Heather Wernke, una estudiante graduada de CU Boulder. «Eso es 10.000 veces más que otras predicciones de tasas», agrega.
El hallazgo refuerza la evidencia observacional de que algunas galaxias con agujeros negros supermasivos en su centro tienen tasas de mortalidad estelar más altas que otras y sugiere que los discos nucleares excéntricos pueden ser más comunes de lo que inicialmente se esperaba. Nuevos estudios podrían ayudar a los investigadores a comprender mejor las fusiones galácticas y la evolución del universo.
«Es probable que Andrómeda haya pasado el apogeo de este proceso, al haber experimentado una fusión hace mucho tiempo», señala Madigan, quien también es profesora asistente en el Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias de CU Boulder. «Pero con datos de mayor resolución, es posible que podamos encontrar discos excéntricos más jóvenes en núcleos galácticos más distantes», concluye.