Dos galaxias espirales en colisión fusionan sus superagujeros negros y forman una galaxia elíptica

Estas simulaciones muestran la fusión de dos galaxias espirales similares a la Vía Láctea, una de ellas con una masa doble de la otra, incluyendo la fusión final de sus respectivos superagujeros negros y la formacióin de una galaxia elíptica final, con una duración total de 2000 millones de años. Los discos galácticos iniciales están en equilibrio, con propiedades similares a las observadas, con una protuberancia esférica central, un superagujero negro central y un halo de materia oscura. Conforme los halos orbitan entre sí, las galaxias pierden momento cinético por fricción que adquiere la materia oscura, lo que provoca que acercen sus agujeros negros centrales hasta colisionar. Este proceso lleva mucho gas hacia el centro de cada galaxia por lo que los respectivos agujeros negros y su disco de acreción crecen. Dicha zona se convierte en una cuna de estrellas aunque se mantienen muy pequeños respecto al tamaño global de la galaxia, por lo que aparece una zona a su alrededor de gran formación de nuevas estrellas. Tras la fusión de los superagujeros negros, el gas que le rodea se calienta provocando un viento galáctivo que expulsa de forma explosiva el gas que está más frío. Cuando la formación de nuevas estrellas finaliza, el sistema se relaja y evoluciona hacia una galaxia elíptica típica. Las animaciones muestran la evolución del gas, cuya temperatura se codifica con colores de 104 K (azul) a ~106 K (rojo), y la evolución de las estrellas, cuya edad media se codifica con colores de  107 años (azul) a ~109 años (rojo). El brillo de los colores codifica la densidad estelar superficial, en escala logarítmica, claro. La página web del autor de la simulación, Philip F. Hopkins en la Universidad de Harvard (ahora está en la Universidad de California en Berkeley), incluye animaciones adicionales (formato AVI). El vídeo se realizó en colaboración con Volker Springel de la University de Heidelberg.

Las simulaciones por ordenador de la colisión entre galaxias nos presentan resultados que se parecen mucho a las imágenes de galaxias en colisión que nos ofrece el telescopio espacial Hubble de la NASA. Este vídeo muestra algunos ejemplos. En mi opinión, es realmente espectacular el parecido entre los resultados de las simulaciones por ordenador y las imágenes. La simulación es de Chris Mihos (Case Western Reserve University) y Lars Hernquist (Harvard University) y ha sido extraída de “Hubble Studies Different Stages in the Collision Between Galaxies.”

La dinámica de las colisiones galácticas está controlada fundamentalmente por la interacción entre sus superagujeros negros, como muestra esta simulación de Tiziana Di Matteo, Volker Springel, y Lars Hernquist. La simulación muestra la distribución del gas en las dos galaxias, con el color indicando la temperatura y el brillo la densidad. El vídeo está extraído de la web “Galaxy collisions awaken dormant black holes,” información complementaria del artículo técnico T. Di Matteo, V. Springel, L. Hernquist, “Energy Input from Quasars Regulates the Growth and Activity of Black Holes and Their Host Galaxies,” Nature 433: 604-607, 10 February 2005.

Todos estos vídeos y más aparecen en la “Video Gallery: Galactic Mergers,” Science 328: 576-578, 30 April 2010, que acompaña al artículo de Joel Primack, “Astronomy: Hidden Growth of Supermassive Black Holes in Galaxy Mergers,” Perspectives, Science 328: 576-578, 30 April 2010. Todo indica que la colisión de galaxias produce la fusión de sus superagujeros negros y la aparición de un cuásar que inicialmente está oculto por el gas y el polvo producido durante la colisión. Unos 100 millones de años más tarde, el cuásar se hace visible al emitir chorros transversales del material que lo oscurecía. Esta es la conclusión más importante del interesante artículo técnico de Ezequiel Treister et al., “Major Galaxy Mergers and the Growth of Supermassive Black Holes in Quasars,” Reports, Science 328: 600-602, 30 April 2010, que muchos ya conoceréis por que se publicó originalmente en Science Express el 25 de marzo de 2010.

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6 pensamientos en “Dos galaxias espirales en colisión fusionan sus superagujeros negros y forman una galaxia elíptica

  1. Buenas,

    excelente pagina, hace poco que la conozco y me tienes enganchado, aunque, como no, muchos articulos superan con creces mi nivel de conocimiento x) ..

    En este, me surge una duda, ¿Como son capaces de simular esas colisiones si no saben lo que es ni la materia oscura ni la energia oscura? ¿Que algoritmos utilizan?

    • Angel, son simulaciones que incluyen gravedad y temperatura. La materia oscura gravita igual que la ordinaria. La única diferencia es la distribución inicial (la materia oscura es más esférica que la ordinaria que forma un disco plano) y que la temperatura del gas de materia oscura no influye en la de la materia ordinaria. Por lo demás, todo es igual de fácil (aunque se requieren supercomputadores pues hay que considerar muchos cuerpos). En cuanto a la energía oscura no es necesario incluirla, no influye nada, ya que sólo afecta a escala del universo en su conjunto.

  2. MMmmm, interesante.

    ¿Podriamos decir que, graficamente (y rudimentariamente), lo que vemos al observar una galaxia es materia ordinaria aplastada por dos semiesferas de materia oscura?

    Cuanto mas me explican la energia oscura menos la entiendo, pense que afectaba de alguna manera a las 4 fuerzas conocidas … ahora ya se que el entenderla me queda bastante lejos en el tiempo aun.

    PD: Gracias por la explicacion :P .

    • Angel, “materia ordinaria aplastada por materia oscura” no es una buena descripción.

      La materia ordinaria forma un disco porque está en rotación alrededor del superagujero negro central (las estrellas se mueven a unos cientos de km/s, si no, caerían directamente hacia el centro). La materia oscura forma parte de los halos que rodean la galaxia y se suele suponer que está distribuida de forma casi esférica y altera la curva de velocidades de las estrellas lejos del centro galáctico, cuya velocidad debería disminuir pero se mantiene prácticamente constante. La materia oscura fría, partículas elementales muy masivas que se mueven lentamente, tiene un momento cinético total muy inferior al de la materia ordinaria, por eso puede mantener su forma casi esférica en lugar de formar un disco casi plano.

      • ¿Entonces graficamente (sino imagino lo que digo generalmente no lo veo con claridad) debo imaginar un planeta transparente de Materia Oscura y en su ecuador la materia ordinaria?

        A ver si lo he entendido.

        La materia Ordinaria deberia tender hacia el centro cuanto mas cerca esta pero al estar rodeada de materia oscura la energia potencial por punto es muy superior manteniendo la velocidad constante. ¿No hay ni la mas ligera diferencia entre el centro y el extremo mas alejado en cualquier Galaxia?. Es sorprendente

        PD: Dandole vueltas a tus explicaciones he vuelto a recordar la teoria del Eter xD …. nunca he llegado a comprender porque el experimento de Michelson y Morley descarto su existencia. Se habla de un porcentaje 95 % / 5%; Materia Oscura / Materia Ordinaria creo recordar.

  3. Hola como estan ,busco un progama para un procesador de amd de colicion de galaxias alguien sabe donde puedo encontrarlo…

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