¿Qué hay en el centro de la Vía Láctea? En este artículo se dice que un agujero negro supermasivo se encuentra en el centro de la galaxia de la Vía Láctea.
En su centro, rodeado de 200-400 mil millones de estrellas e indetectable para el ojo humano y por mediciones directas, se encuentra un agujero negro supermasivo llamado Sagitario A *, o Sgr A * para abreviar. La Vía Láctea tiene la forma de una espiral y gira alrededor de su centro, con largos brazos curvados que rodean un disco ligeramente abultado. Es en uno de estos brazos cerca del centro donde se encuentran el sol y la Tierra. Los científicos estiman que el centro galáctico y Sgr A * están a unos 25,000 a 28,000 años luz de distancia de nosotros. La galaxia entera tiene alrededor de 100,000 años luz de diámetro.
Giramos alrededor del centro cada 250 millones de años. Presumiblemente giramos debido al BH.
Cuando el agujero negro muera en nuestra galaxia, ¿seremos expulsados de la órbita giratoria?
Se espera que la forma de la galaxia cambie, ¿será una forma irregular, no esférica?
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Respuestas:
No. La galaxia se mantiene en una sola pieza debido a su propia gravedad total. El agujero negro es solo una pequeña fracción de eso. Básicamente, el BH no importa.
El BH probablemente será lo último que quedará de nuestra galaxia al final. E incluso entonces tomará un tiempo increíblemente largo para que se evapore. La evaporación de BH para BH muy grandes es básicamente el proceso más lento que puedas imaginar.
La galaxia no es esférica. Su forma se parece más a un disco redondo (con algunas irregularidades y algunas características como brazos, etc.).
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Respuesta: no mucho
El agujero negro central (BH) de la Vía Láctea concentra alrededor de 5 millones de soles, mientras que la galaxia acumula de 100 mil millones a un billón de soles. En consecuencia, el BH central es prácticamente irrelevante para la dinámica de las órbitas estelares, excepto muy cerca del centro.
Pero, ¿qué quieres decir con "el agujero negro muere"? ¿Quieres decir que se evapora a través de la radiación de Hawking? (Ese es el único proceso que conocemos que puede eliminar un BH, y es tan lento que la galaxia desaparecerá hace mucho tiempo antes de que se evapore el agujero negro central).
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Absolutamente no queda nada.
Se dice que el tiempo para la evaporación de los agujeros negros estelares excede la vida media del protón. Cuánto más los agujeros negros galácticos. Y, por cierto, esta vez está aumentando actualmente, ya que incluso los agujeros negros estelares están creciendo solo a partir de la radiación de fondo cósmica sola.
El universo debe pasar por la fase intermedia de los agujeros negros y el espacio vacío antes de que esto suceda.
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Para responder a esto, echemos un vistazo a los próximos miles de millones / billones / billones /? años, y tener una idea del tamaño de nuestra galaxia y su agujero negro central.
Lo primero que sucede en relación con su pregunta es que nuestra galaxia y Andrómeda chocan y se fusionan. Esto sucede en algunos miles de millones de años. Cuando las galaxias se fusionan, la galaxia combinada existe, pero puede tener una forma diferente, fusionar agujeros negros centrales y las estrellas (o en algunos casos incluso uno o ambos agujeros negros) pueden arrojarse fuera de la galaxia combinada. Pero la galaxia perdurará, de una forma u otra.
Eso es porque una galaxia no se mantiene unida por su agujero negro central.
Un sentido de escala: masa
En nuestra galaxia, el BH central tiene una masa de aproximadamente 4 -4.5 millones de soles .
Una parte más grande son las estrellas, el gas y otra materia bariónica ordinaria (algunos cientos de miles de millones de estrellas, aunque muchas son enanas rojas y más pequeñas que nuestro sol). Se estima que la materia ordinaria es de aproximadamente 600 mil millones de soles , o aproximadamente 150,000 veces la masa del agujero negro central.
Pero la mayor parte es la materia oscura. Explicado simplemente, incluso teniendo en cuenta toda la masa anterior, la galaxia aún no sería lo suficientemente masiva como para rotar como lo hace. Los cálculos muestran que aproximadamente el 85% de toda la materia en nuestra galaxia es "materia oscura", un tipo de materia que no está hecha de átomos ordinarios, pero se sospecha que está hecha de partículas que no pueden interactuar mucho, excepto a través de la gravedad (entonces no podemos detectarlo a través de la radiación, no forma planetas, estrellas o agujeros negros, etc. La materia oscura sería aproximadamente 3.5 trillones de soles , o aproximadamente 850,000 veces la masa del BH central.
Entonces, la masa total (ordinaria + materia oscura) es de aproximadamente 4 billones de soles o aproximadamente un millón de veces la masa del agujero negro central .
Un sentido de escala: diámetro
Considerando el tamaño en lugar de la masa, el BH central es quizás el tamaño de la órbita de Urano (aproximadamente 12 horas luz de diámetro ).
La galaxia visible tiene aproximadamente 100,000 años luz de diámetro , o aproximadamente 70 millones de veces el tamaño de BH.
La extensión del halo de materia oscura es menos segura (y tiene menos de un borde definido), pero dependiendo de la investigación correcta, puede extenderse entre 500,000 y 1 millón de años luz de diámetro , o algo por el estilo (de memoria), o un poco menos de 500 millones de veces el tamaño de BH.
Resumen
El BH central contiene aproximadamente una millonésima (0,0001%) de la masa de la galaxia y aproximadamente 2 billonésimas (0,0000002%) de su diámetro.
Entonces, el agujero negro central es en realidad, y extrañamente, casi insignificante en términos de la estructura actual de nuestra galaxia. Pudo haber sido crucial para la formación de la galaxia, pero eso fue hace mucho, mucho tiempo. No es la razón actual por la que rotamos, y no es la razón por la que permanecemos en órbita galáctica. Si desapareciera o fuera expulsado mañana, nada cambiaría excepto unas pocas estrellas en el centro galáctico que orbitan directamente al BH. No estamos cerca de allí. Estamos en un brazo espiral.
La conclusión es que si el BH central desapareciera o abandonara nuestra galaxia, nosotros y nuestros descendientes nunca lo notaríamos, excepto por un cambio en las emisiones de rayos X de esa región (como lo detectan los radiotelescopios), y algunos muy débiles. las estrellas en esa región se mueven de manera ligeramente diferente durante milenios. Eso es todo.
Pero como explican otras respuestas, un agujero negro tarda mucho tiempo en evaporarse, por lo que, en realidad, sucederán dos cosas:
En una escala de tiempo de miles de millones a trillones de años. En algún momento, la galaxia de la Vía Láctea / Andrómeda fusionada (o una galaxia sucesora) mantendrá, fusionará o expulsará su BH central. Este evento no será un 'fin' para la galaxia o las estrellas en ellas, aunque la galaxia combinada probablemente no tendrá forma de espiral; Las galaxias fusionadas son comunes. La galaxia combinada se asentará y las cosas continuarán.
En una escala de tiempo más allá de la comprensión humana (trillones sobre trillones de años) Si nuestro universo todavía existe en su estructura actual y el modelo estándar de la cosmología estándar y están a punto de la derecha, el centro de BH serán finalmente evaporarse. Pero la galaxia (y todas las galaxias, y la mayoría de la materia) se habrá descompuesto mucho, mucho, mucho antes de que eso pueda suceder.
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Un agujero negro macroscópico no puede encogerse mientras se pueda ver cualquier fuente de radiación (como otras galaxias). La radiación de Hawking es muy débil; Los agujeros negros se llaman negros por una razón. De hecho, la radiación de fondo de microondas ya supera la radiación de Hawking solo para los agujeros negros más pesados que la luna. Esto es solo una función de la temperatura: el fondo del universo tiene una temperatura de 2.72 K; para emitir más radiación de la que absorbe, el agujero negro debe estar más caliente, lo que requiere una masa más pequeña que la de la luna . Los agujeros negros de masa solar tienen una temperatura baja en el orden de magnitud 6E-8 K. Eso significa que incluso en ausencia de cualquier materia que pueda absorber y en ausencia de cualquier fuente específica de radiación, un agujero negro masivo aún crecería, no se reduciría.
En el caso de Sagitario A * hay mucha materia y radiación alrededor, es decir, nuestra galaxia, que eventualmente caerá en el agujero negro, si no se la molesta durante un tiempo suficientemente largo. El agujero negro masivo super duper resultante sería súper duper frío (alrededor de E-19K, daría o tomaría algunas órdenes de magnitud) y podría alimentarse incluso desde un fondo de microondas cada vez más frío durante mucho tiempo. Solo cuando todo ha sido absorbido o desaparecido más allá del horizonte de eventos, puede comenzar a reducirse. Y como hace mucho, mucho frío, se encogerá muy, muy lentamente.
Sin embargo, es más probable que otros eventos precedan a esta evaporación. Este artículo describe cómo en el futuro lejano, digamos, 100 mil millones de años, la expansión acelerada del universo nos dejará varados en la isla gravitacionalmente unida de nuestro grupo local, porque todo lo demás "se expande".
En algún momento, los agujeros negros en esta isla habrán absorbido toda la materia circundante hasta que solo queden agujeros negros en órbita. Eventualmente caerán entre sí porque pierden energía cinética a través de ondas gravitacionales. El escenario final es un solo agujero negro gigante que gira enormemente rápido (lo que dificulta las estimaciones de temperatura). Es concebible que en algún momento de este proceso la radiación de fondo se vuelva más fría que los agujeros negros, de modo que los agujeros negros cada vez más masivos, finalmente, comiencen a evaporarse. Muy muy muy lentamente sin embargo.
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La evaporación de los agujeros negros supermasivos llevará miles de millones de años y, por lo tanto, la atracción gravitacional se debilitará en un curso de tiempo muy largo. Esto dará como resultado la expansión de la galaxia y todos los sistemas de estrellas y gases se extenderán en el universo. Pero la radiación de Hawking es un proceso muy lento, incluso es posible que hasta ese momento todo el combustible de las estrellas se queme (hidrógeno) resultando en una oscuridad total.
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