El doble corazón de Andrómeda: misterio resuelto

© DAVID DAYAG / WIKIMEDIA COMMONS – NASA STSCI – M. Tomlayer

En 1992, Hubble, en el centro de Andrómeda, detectó dos picos de brillo separados por 6 años luz.

Es la historia de una doble fusión cósmica. Las de dos galaxias, la primera, que dio a luz a Andrómeda, nuestra galaxia más cercana en el universo. Luego, sus núcleos se fusionaron, dos agujeros negros supermasivos. En órbita tras órbita, se acercaron, imperceptiblemente al principio, y luego más rápidamente, hasta que convergieron entre sí y luego se fusionaron en uno: un enorme agujero negro con una masa de 100 millones de veces la masa del Sol, bajo la influencia de la explosión. ¡Fueron brutalmente expulsados ​​del centro galáctico a una velocidad de cien millones de kilómetros por hora! Como resultado, las estrellas encontradas en su camino fueron capturadas, desviadas y enviadas sistemáticamente, junto con millones de otras, a un disco de estrellas en una órbita extremadamente excéntrica.

Aquí hay un escenario desarrollado por Anne-Marie Madigan, de la Universidad de Colorado, para explicar el misterio del corazón de Andrómeda. La mayoría de las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro, rodeado por procesiones de estrellas en órbitas orientadas al azar. Ella explicó. Pero Andrómeda está rodeada de millones de estrellas en orden, en un disco muy delgado y alargado, con dos regiones brillantes que dieron, durante mucho tiempo, la ilusión de que la galaxia tenía dos piezas. Corazones de estrellas. La fascinación de la astrofísica por este misterio nos llevó a imaginar este escenario el año pasado de una doble fusión cósmica. Acompañada por su estudiante Tatsuya Akiba, Anne-Marie Madigan recreó los centros computacionales de las pseudogalaxias, modelando con éxito la interacción de un centenar de estrellas con un agujero negro supermasivo que se expulsa a millones de kilómetros por hora. ¡Qué reproduce un disco ovalado excéntrico y muy alargado, similar en todos los sentidos al disco de “doble corazón” de Andrómeda!

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doble fusión

La ilusión de Andrómeda de doble núcleo proviene de la fusión de las dos primeras galaxias y luego de dos agujeros negros supermasivos cada uno, cuyo tamaño se ha amplificado aquí para mayor claridad. El resultado es un disco de estrellas, observado desde la Tierra, que da la ilusión de un doble corazón.

1. Nacimiento de Andrómeda

Dos galaxias se acercan bajo la influencia de su propia gravedad y se fusionan para formar una galaxia más grande.

2. Los agujeros negros migran al centro

Ambas galaxias tenían un agujero negro supermasivo, acompañado de procesiones de estrellas.

3. Los agujeros negros se fusionan

Mil millones de años después del nacimiento de Andrómeda, los agujeros negros se fusionan a su vez.

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4. El agujero negro resultante es expulsado.

La energía gravitacional de la fusión expulsa el nuevo agujero negro a una velocidad de millones de kilómetros por hora.

5. El agujero negro esculpe el disco

Envía todas las estrellas que encuentra a una órbita altamente elíptica hasta que regresa al centro de la galaxia.

El doble corazón de Andrómeda: el misterio resuelto

© Bruno Bourgeois – Stephen Burroughs / Jella

El doble corazón de Andrómeda: el misterio resuelto

“¡Estaba tan emocionado cuando vimos que la hipótesis de la regresión del agujero negro funciona tan bien! ella dice. Hay que decir que su solución es bastante estable. John Majorian, investigador de la Universidad de Oxford, elogia el ingenio de esta técnica: “Sabía que los agujeros negros nacidos de fusiones tenían un impulso monstruoso que los hacía viajar por galaxias, pero nunca me había planteado buscar allí el origen del disco excéntrico de Andrómeda”. El confesó. Y así el misterio llega a su fin, después de haber atormentado a los astrónomos durante cuarenta años.

En 1974, se descubrió por primera vez la anomalía de Andrómeda: la NASA envió un segundo globo meteorológico Stratoscope a una altitud de 25 km para obtener imágenes de la galaxia en luz ultravioleta. Su centro luminoso fascina a los expertos: en lugar de ser sutil, parece estar esparcido por el espacio. “¡Esta visión fue un gran logro en ese momento!” dice Scott Tremaine de la Universidad de Toronto. En 1992, el Telescopio Espacial Hubble distinguió claramente que el punto en el centro en realidad estaba formado por dos picos de brillo, separados por poco más de 6 años luz … como si la galaxia tuviera dos enjambres de estrellas, no una. ¡Solo como un corazón! Sin embargo, es imposible observar las estrellas con mayor precisión a esta distancia: Andrómeda se encuentra a 2,55 millones de años luz de la Vía Láctea. Este doble corazón era una anomalía, Observa el astrónomo. No hay dos grupos de estrellas que puedan coexistir uno cerca del otro, inevitablemente se fusionarán “.

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¡Ilusión óptica!

Intrigado, Scott Tremaine decidió mirar este rompecabezas e imaginar una variedad de escenarios posibles. En 1995, se dio cuenta de que el doble corazón de Andrómeda era de hecho una ilusión óptica. “Estos no son dos cúmulos de estrellas separados, sino dos partes diferentes de un disco gigante de 10 millones de estrellas que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo”. Confirma. Los dos picos de luz se originan en dos regiones opuestas del disco. Uno de ellos está lejos del agujero negro. Allí las estrellas giran lentamente, y allí pasan la mayor parte de su tiempo y son más numerosas. La segunda región está al otro lado, en la parte más cercana al agujero negro, donde las estrellas pasan más sutiles pero en órbitas más cercanas. En realidad, esta región está más concentrada en estrellas y es mucho más brillante. Esta teoría, no sobre un doble corazón sino sobre un historial extrañamente extendido, fue rápidamente aprobada por la comunidad. Sin embargo, ¡ella no dijo nada sobre el verdadero misterio! ¡No hay explicación por qué 10 millones de estrellas orbitan un agujero negro supermasivo en una órbita tan limpia y alargada!

Ahora aumentaremos el tiempo de simulación así como el número de estrellas simuladas – ANN-MARIE MADIGAN Astrónomo de la Universidad de Colorado (EE. UU.)

“Fue genial para mí, Annemarie Madigan dice: Se supone que las órbitas de las estrellas alrededor del agujero negro en la galaxia central están orientadas al azar, como en la Vía Láctea. ” En 2020, aparece la solución: es el propio agujero negro el que ha tallado este sorprendente disco de estrellas, moviéndose a gran velocidad por la galaxia.

Bueno, pero un agujero negro supermasivo es la estrella más pesada de una galaxia y no se supone que se esté moviendo. Una vez que cae en el centro, donde el potencial gravitacional es más profundo, permanece allí. Sí, ciertamente, excepto en los primeros momentos de su existencia. “Cuando dos agujeros negros se fusionan, el agujero negro resultante es expulsado con una velocidad y dirección relacionadas con la diferencia de masa entre los dos héroes y su función y órbita relativas, Explica Marta Volontieri, teórica del Instituto Politécnico de París. Annemarie Madigan luego instruyó a su estudiante Tatsuya Akiba para que lanzara una simulación numérica de tal mecanismo. En su pantalla, los dos investigadores pensaron en tallar el agujero negro, estrella tras estrella, este disco tan especial … ¡Emoción!

El doble corazón de Andrómeda: el misterio resuelto

© USNAVY

explotar en ese momento

El segundo globo meteorológico del estratoscopio fue el primero en descubrir el misterio de Andrómeda en 1974.

“No hemos visto este efecto antes, porque la mayoría de las simulaciones de fusiones de galaxias se detienen antes de que se fusionen los dos agujeros negros, lo que a menudo ocurre después de mil millones de años”. Explica Marta Volunteri. Su resolución espacial suele ser de decenas de años luz, mucho más grande que el tamaño de un agujero negro y la órbita individual de las estrellas. ” Sin embargo, este fenómeno puede ser común en el universo. Ya en 2005, las observaciones de 77 centros galácticos por el telescopio Hubble indicaron que el 15% podría estar equipado con un disco excéntrico.

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“Pero esto no significa necesariamente que la regresión de un agujero negro sea sistemáticamente responsable”. Roman Rafikov, especialista en mecánica de discos celestes de la Universidad de Cambridge, advierte.

Andrómeda – Vía Láctea: ¡Fusión en 10 mil millones de años!

Será la próxima galaxia en fusionarse con Andrómeda … ¡nuestra galaxia, la Vía Láctea! En 4,3 mil millones de años, lucharán entre sí por primera vez, se extrañarán con dificultad, pero se reunirán para siempre después de 6 mil millones de años. Este es el resultado de simulaciones realizadas por investigadores de la Universidad de “La Sapienza” en Roma, que revelaron el primer matrimonio fallido.

Hasta ahora, las simulaciones generalmente han predicho una colisión entre las dos galaxias en solo 5 mil millones de años. Cuando nazcan Milkomedes, el Sol y la Tierra morirán durante mucho tiempo. Los agujeros negros supermasivos de las dos galaxias, a su vez, se fusionarán después de 16,6 millones de años, en una explosión de ondas gravitacionales igual a la energía de mil millones de billones de soles …

Tragar DWARF GALAXY?

De hecho, se tienen en cuenta otros escenarios para crear estos famosos núcleos dobles: Andrómeda, por ejemplo, podría haberse tragado una galaxia enana desde cierto ángulo, lo que habría dado a sus estrellas estas órbitas particularmente extendidas. Para Scott Tremaine, las simulaciones de Madigan y Akiba todavía tienen una debilidad real: su corta duración, 75 millones de años, es demasiado pequeña a escala galáctica, de todos modos demasiado poco para convencerlo. De hecho, nada dice que un disco excéntrico, una vez formado, sea lo suficientemente estable a largo plazo como para que todavía se pueda observar en la actualidad.

“Esto es exactamente en lo que centraremos nuestros esfuerzos ahora: más tiempo simulado y estrellas simuladas, Anne Marie Madigan. ¡Tendremos en cuenta las interacciones gravitacionales del disco con el resto de la galaxia para probar su estabilidad a largo plazo e intentar impresionar a Scott Tremaine! ” Ella esta bromeando

El telescopio espacial James Webb, que se lanzó en diciembre, promete imágenes del doble corazón de Andrómeda: la investigadora podrá así contrarrestar sus simulaciones con observaciones más precisas que las de la década de 2000. Y Scott Tremaine, por su parte, aguarda la próxima generación de telescopios gigantes, que determinarán si el doble núcleo de la galaxia es la regla o la excepción en el universo. “Encontrar el origen de un cuerpo astronómico es siempre una tarea de investigación difícil” , Se considera. Los investigadores, sin embargo, parecen estar en el camino correcto.

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