¿Todas las galaxias tienen un agujero negro en el centro?

¿Sería correcto si declarara que todas las galaxias tienen un agujero negro en el centro? Dado que otras galaxias orbitan alrededor de un punto central en una galaxia, el baricentro, ¿verdad? - Supongo que en este punto debe haber alguna atracción gravitatoria loca. ¿Qué solo pueden crear agujeros negros, verdad?

(Si esto es un poco vago, ¡dígamelo para que pueda aclararlo!)
Soy un novato en astronomía en general, lo siento si esta pregunta no tiene ningún sentido.

black-hole galaxy galaxy-center FutureCake
fuente

¿Por qué dices que "debe tener un tirón gravitacional loco"? Las cosas orbitan al baricentro porque es el centro de masa, no tiene que ser una gran concentración de masa. FWIW, para galaxias con un BH central, la masa de ese BH es una fracción minúscula de la masa de toda la galaxia. No es que el BH domine la estructura gravitacional de la galaxia, aunque, por supuesto, tiene un efecto bastante grande en las inmediaciones del BH.

PM 2Ring

¿Dónde está el agujero negro en el medio de cada sistema binario que hace que las estrellas orbitan el baricentro? La masa de las estrellas es más que suficiente, no las necesitas para orbitar algo más. Resuelva para un sistema estelar binario, y verá que el mismo mecanismo aún funciona para los cuerpos n.

Luaan

@ PM2Ring: Mientras que es un resultado físico bastante conocido, se hace caso omiso de la pregunta fundamental: ¿Sería toda esa masa siquiera se había concentrado en una galaxia sin un agujero negro? ¿O son los agujeros negros esenciales para la formación de comienzos y su agrupación en una galaxia?

MSalters

@MSalters Claro, los agujeros negros centrales pueden ser importantes en la formación de galaxias, pero no veo cómo son relevantes para la formación de estrellas. Y luego tienes que explicar las galaxias espirales sin un BH central. ¿Perdieron su BH, por ejemplo, en una colisión? Si es así, ¿cómo lograron retener su estructura espiral? FWIW, todavía no tenemos una buena teoría para explicar cómo los BH súper masivos son tan masivos. Sospecho que necesitamos aprender más sobre el papel de la materia oscura para abordar estas preguntas correctamente.

PM 2Ring

@ AndrewMorton Si solo tiene en cuenta la gravedad e ignora las ondas gravitacionales, no, las órbitas son estables. El sistema real es más complicado, porque las estrellas no son inertes, son bolas de material perfectamente sólidas: están perdiendo grandes cantidades de masa por los vientos solares, por ejemplo. No estoy seguro, pero creo que las estrellas binarias de secuencia principal en realidad están expandiendo lentamente sus órbitas a medida que disminuye la masa en órbita. Se vuelve mucho más complicado una vez que agrega cosas como la evolución solar, por supuesto, pero la cosa de "ir en espiral hacia el centro" necesita alguna forma de perder grandes cantidades de energía orbital.

Luaan

Respuestas:

La respuesta aquí es ciertamente no. Muchas galaxias enanas (por ejemplo, las Nubes de Magallanes ) no contienen agujeros negros supermasivos, aunque algunas pueden contener agujeros negros de masa intermedia menos masivos ( Mezcua et al.2018 ). Como son el tipo más numeroso de galaxias en el universo, es muy posible que la mayoría de las galaxias, de hecho, no contengan agujeros negros supermasivos. Esto no debería ser demasiado sorprendente; Si las teorías de abajo hacia arriba de la formación de agujeros negros supermasivos son correctas, muchos agujeros negros de masa intermedia deben fusionarse para formar uno masivo. Las galaxias enanas simplemente no tendrían (o serían capaces de formar) la población requerida, en la mayoría de los casos.

Dicho esto, se ha observado que varias galaxias enanas albergan agujeros negros supermasivos (especialmente M60-UCD1 y Hen 2-10 , entre otros). Estos han proporcionado, y continúan proporcionando, información sobre la formación y evolución de galaxias de baja masa.

Algunos usuarios aquí también han identificado algunas galaxias masivas sin agujeros negros supermasivos, incluidos M33 y A2261-BCG . El primero tiene una protuberancia, pero la dispersión de la velocidad estelar central es baja, lo que implica que no hay un agujero negro en su núcleo ( Merritt et al. 2001 ), suponiendo que los parámetros requeridos sean suficientemente conocidos. En A2261-BCG, es posible que se expulsen uno o más agujeros negros supermasivos centrales , dejando un núcleo "hinchado" sin un agujero negro. Tenga en cuenta, por supuesto, que esta es solo una posible explicación de la distribución observada de estrellas en A2261-BCG.

En general, un agujero negro supermasivo central no influye en la cinemática a gran escala de las estrellas y el gas dentro de una galaxia. La mayoría de los agujeros negros supermasivos son mucho menos masivos que su galaxia anfitriona; Creo que Sag A *, en el centro de la Vía Láctea, está en el orden de aproximadamente 0.001% de la masa total de la galaxia. Incluso las elípticas masivas como NGC 4889 tienen agujeros negros de aproximadamente el 0.1% de su masa total. Hasta donde sé, los enanos ultracompactos tienen las proporciones de masa de agujero negro a galaxia más altas, con un ejemplo extremo que es el M60-UCD1 mencionado anteriormente.

HDE 226868
fuente

La idea de SMBH expulsados es intrigante, dado que esto implicaría que tales objetos vagando entre galaxias tendrán pocas posibilidades de ser detectados.

Michael

@Michael Definitivamente es una perspectiva interesante. Dicho esto, los núcleos galácticos activos expulsados aún serían detectables, ya que generalmente son mucho más luminosos que sus galaxias anfitrionas, y porque deberían ser capaces de retener discos de acreción durante algún tiempo después de la expulsión. HE0450-2958 podría ser un AGN expulsado (aunque la interpretación del quásar desnudo no es bien aceptada), y SDSS J0927 + 2943 y 3C 186 son AGN que probablemente se han expulsado, pero aún son detectables.

HDE 226868

Vale la pena señalar que la publicación original no preguntó sobre los agujeros negros supermasivos. Solo viejos agujeros negros regulares. ¿Queremos decir que no hay agujeros negros en el centro de las nubes magallánicas?

S. Imp

En general, se supone que la mayoría de las galaxias tienen un agujero negro en su centro. Sin embargo, hay galaxias que hemos detectado que no parecen tener un agujero negro, por lo que no es un requisito necesario ni un hallazgo garantizado en todos los casos.

En casos sin agujero negro, se ha postulado que la gravedad de las estrellas y los gases combinados es suficiente para mantener la galaxia unida.

Kyle
fuente

Incluso en galaxias con agujeros negros centrales, la gravedad de las estrellas y el gas (y la materia oscura) es suficiente para mantenerlo unido; El agujero negro es casi siempre una fracción muy pequeña del total. (Por ejemplo, el agujero negro central de la Vía Láctea es aproximadamente una diezmilésima parte de la masa combinada de las estrellas de la Vía Láctea)

Peter Erwin

Algunas referencias estarían bien.

pela

Límite superior de 1500 masas solares en cualquier BH posible en el centro de M33: iopscience.iop.org/article/10.1086/323481/meta

Peter Erwin

@TED Esa analogía no funciona del todo, porque sabemos que los agujeros negros en los centros de las galaxias son solo una pequeña parte de la masa de toda la galaxia. Por otro lado, los sistemas planetarios probablemente estén completamente dominados por la masa de la (s) estrella (s), y nuestro sistema solar ya es mucho más masivo que la mayoría de los sistemas estelares. Por supuesto, nuestras observaciones de otros sistemas planetarios todavía son muy limitadas, por lo que puede haber algunas sorpresas. Pero ya sabemos que puedes tener "sistemas planetarios" complejos sin una estrella, solo mira a Júpiter o Saturno.

Luaan

Creo que la mayoría de las galaxias, que son galaxias enanas, no tienen agujeros negros.

Rob Jeffries