¿Se encuentra un agujero negro en el centro de la galaxia AGC 114905 de bajo brillo superficial y libre de materia oscura?

Según información encontrada en Internet:

AGC 114905 fue descubierto mientras observaba la constelación de Piscis con el radiotelescopio terrestre VLA. La galaxia está a unos 250 millones de años luz de distancia de la Tierra y es un objeto esférico de forma irregular.

Su masa estelar resultó ser unas 400 veces menor que el parámetro análogo de la Vía Láctea, pero al mismo tiempo ocupa tanto espacio en el espacio como la Vía Láctea.

El resumen de Mancera Piña (2021) No hay necesidad de materia oscura: cinemática resuelta de la galaxia ultradifusa AGC 114905 dice:

Presentamos nueva línea Hidrógeno HI (21 cm)) observaciones interferométricas de la galaxia ultradifusa rica en gas AGC 114905, que un trabajo anterior, basado en datos de baja resolución, identificó como un valor atípico de la relación bariónica Tully-Fisher. Las nuevas observaciones, con una resolución espacial ∼2,5 veces mayor que antes, revelan un disco HI normal que gira a unos 23 km/s. Nuestros parámetros cinemáticos, recuperados con una sólida técnica de ajuste de modelado cinemático 3D, muestran que se alcanza la parte plana de la curva de rotación. Curiosamente, la curva de rotación puede explicarse casi en su totalidad solo por la distribución de masa bariónica. Mostramos que un halo estándar de materia oscura fría que sigue la relación concentración-masa del halo no logra reproducir la amplitud de la curva de rotación por un amplio margen. Solo un halo con una concentración extremadamente baja (y posiblemente inviable) llega a un acuerdo con los datos. También encontramos que la curva de rotación de AGC 114905 se desvía fuertemente de las predicciones de la dinámica newtoniana modificada. La inclinación de la galaxia, que se mide independientemente de nuestro modelo, sigue siendo la mayor incertidumbre en nuestro análisis, pero los errores asociados no son lo suficientemente grandes como para reconciliar la galaxia con las expectativas de la materia oscura fría o la dinámica newtoniana modificada".

Por lo general, en el centro de cada galaxia se espera encontrar un agujero negro. ¿Se encuentra que el agujero negro está ubicado en el centro de AGC 114905? Uno de los métodos para establecer la presencia del agujero negro en el centro de la galaxia es observar el efecto de la lente óptica aplicada a la radiación electromagnética emitida por la fuente ubicada "detrás" del agujero negro. Si no hay un agujero negro en el centro de la galaxia, entonces asumiría que la radiación electromagnética de la fuente ubicada "detrás" de la galaxia pasaría a través del centro de dicha galaxia sin distorsión (sin observación del efecto de la lente gravitacional) . En particular, estoy aplicando el razonamiento mencionado anteriormente a AGC 114905. ¿Es la resolución espacial especificada en el artículo anterior lo suficientemente buena como para detectar la presencia de cualquier "brillante"?

PD Esta pregunta con respecto a AGC 114905 tiene cierta analogía con los hallazgos relacionados con la galaxia enana Leo I según el siguiente artículo (autor principal: Mario José Bustamante, graduado de doctorado en astronomía en la Universidad de Texas, Austin) 3 :

"La galaxia enana Leo I, a unos 820.000 años luz de la Tierra, tiene sólo unos 2.000 años luz de diámetro. Hasta ahora, los astrónomos pensaban que la masa de la galaxia era de 15 a 30 millones de veces la masa de nuestro sol. Eso es diminuto en comparación con el Vía Láctea, que se estima que pesa hasta 1,5 billones de soles y cuyo disco tiene más de 100.000 años luz de ancho.

Inesperadamente, en el corazón del pequeño Leo I se encuentra un agujero negro que es casi tan grande como el del corazón de toda la Vía Láctea, encontró un nuevo estudio. El descubrimiento desafía las expectativas ya que los astrónomos creían que los agujeros negros gigantes crecen a partir de colisiones entre galaxias y deberían corresponder con el tamaño de la galaxia. A diferencia de la mayoría de las galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea, Leo I no contiene mucha materia oscura. Los investigadores midieron el perfil de materia oscura de Leo I, es decir, cómo cambia la densidad de la materia oscura desde los bordes exteriores de la galaxia hasta su centro. Lo hicieron midiendo su atracción gravitacional sobre las estrellas: cuanto más rápido se mueven las estrellas, más materia hay encerrada en sus órbitas. En particular, el equipo quería saber si la densidad de la materia oscura aumenta hacia el centro de la galaxia. "

PPS Con respecto a las galaxias que no tienen materia oscura, la galaxia enana libre de materia oscura NGC 1052-DF4, que era (similar a NGC 1052-DF2, que es la galaxia satélite enana de una galaxia elíptica NGC 1052 en el constelación Cetus) originalmente se pensó que también era una galaxia satélite de NGC 1052 (como lo es NGC 1052-DF2), pero luego se identificó como ubicada más cerca de la galaxia NGC 1035 (en lugar de NGC 1052), según un estudio dirigido por Mireia Montes, primero perdió su contenido de materia oscura, y ahora está en las últimas etapas de ser desgarrado 4 .

Realmente no entiendo la pregunta: ¿qué estás preguntando y por qué?
@Peter Erwin: gracias, edité mi pregunta. ¿Está claro para usted ahora lo que estoy preguntando? Con respecto al "por qué", me parece que dado que el AGC 114905 es "extraño" porque la investigación no encontró presencia de materia oscura en él, cualquier información adicional, como la presencia (o ausencia) del agujero negro en el centro de AGC 114905 sería útil.
Creo que la pregunta es "¿Hay un agujero negro en AGC 114905?" He editado el título para reflejar mi comprensión de la pregunta real. (Títulos como "Tengo una pregunta sobre X" no son tan útiles)
@James K: gracias, sí, y también la pregunta de si actualmente existe (o no existe) la capacidad de observar cualquier fuente "brillante" de radiación electromagnética, ubicada "detrás" del centro del AGC 114905.

Respuestas (1)

La respuesta corta es que no tenemos idea de si hay un agujero negro masivo en el centro de esta galaxia, y no hay ninguna esperanza real de averiguarlo (en ausencia de la posibilidad de detectar, por ejemplo, la emisión de rayos X de un núcleo activo).

Uno de los métodos para establecer la presencia del agujero negro en el centro de la galaxia es observar el efecto de la lente óptica aplicada a la radiación electromagnética emitida por la fuente ubicada "detrás" del agujero negro.

Esto solo se ha hecho (más o menos) para un agujero negro, el que está en el centro de M87 que se observó con el Event Horizon Telescope, y la presencia real de ese agujero negro se estableció más de 20 años antes a través de mediciones del velocidad del gas y las estrellas que orbitan alrededor del agujero negro en el centro de la galaxia. (Es probable que el BH, mucho más cercano, en el centro de la Vía Láctea podría ser otro caso, pero el análisis de las observaciones del Event Horizon Telescope aún está en curso).

Entonces, este no es realmente un método para "establecer la presencia del agujero negro en el centro de la galaxia".

En cualquier caso, podemos demostrar que esto sería imposible para AGC 114905. Hay dos "efectos de lente óptica" generales para un objeto como un agujero negro masivo. El primero (que, que yo sepa, nunca se ha observado en un BH) sería la lente de una fuente de fondo genuina (por ejemplo, otra galaxia). La escala del efecto es aproximadamente el radio de Einstein del objeto de la lente (si el objeto de la lente está directamente entre usted y la fuente de fondo, entonces el resultado será un anillo de Einstein con radio = radio de Einstein). Tenga en cuenta que podría obtener el mismo efecto general de algo como un cúmulo estelar masivo o una protuberancia galáctica, por lo que no se requiere un BH real, y tendría problemas para aislar el efecto debido solo al BH.

Alternativamente, podría esperar resolver el anillo de fotones debido a la emisión de un disco de acreción alrededor del BH, como se hizo con M87. Esto es algo que en realidad se debe a un BH, pero requiere la existencia de un disco de acreción y es mucho más pequeño que el radio de Einstein; en términos físicos, es un par de veces el radio de Schwarzschild del BH.

AGC 114905 está a una distancia de aproximadamente 76 Mpc. Supongamos un BH extremo con una masa de 10 7 METRO (cinco veces el BH en Leo I y más del doble de la masa BH de la Vía Láctea); en este caso el radio de Einstein sería de 0,02 segundos de arco. (Sería más pequeño para masas BH más pequeñas y plausibles). Dado que las imágenes utilizadas para analizar AGC 114905 tenían una visión de ancho completo y medio máximo de 1 arcsec ( Gault et al. 2021 ), no hay forma de resolver ningún efecto de lente (hipotético) que actúe en una fuente de fondo convenientemente ubicada por un BH masivo (hipotético) en el centro de la galaxia. A 10 7 METRO BH tendría un radio de Schwarzschild de unos 300 millones de km, o 10 5 parsecs. A la distancia AGC 114905 esto sería más pequeño que 10 7 arcsec, o 0,1 micro-arcsec. Entonces, incluso si hubiera un disco de acreción alrededor del BH, el anillo de fotones correspondiente sería demasiado pequeño (y sin duda también demasiado débil) para ser resuelto incluso por el EHT (resolución 25 microsegundos de arco).