Todas as galáxias têm um buraco negro no centro?

Eu estaria correto se declarasse que todas as galáxias têm um buraco negro no centro? Como outras galáxias orbitam em torno de um ponto central em uma galáxia - o baricentro, certo? - Eu diria que neste momento deve haver alguma atração gravitacional insana. Quais apenas os buracos negros podem criar, certo?

(Se isso é um pouco vago, por favor, diga-me para que eu possa esclarecer!)
Sou um novato em astronomia em geral, então, desculpe se essa pergunta não faz sentido algum.

black-hole galaxy galaxy-center

— FutureCake
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Por que você diz que "deve ter alguma atração gravitacional insana"? Coisas orbitam o baricentro porque é o centro de massa, não precisa ser uma grande concentração de massa. FWIW, para galáxias com uma BH central, a massa dessa BH é uma pequena fração da massa da galáxia inteira. Não é como se o BH dominasse a estrutura gravitacional da galáxia, embora, é claro, tenha um efeito bastante grande nas imediações do BH.

— criar o seu alerta

Onde está o buraco negro no meio de todo sistema binário que faz as estrelas orbitarem o baricentro? A massa das estrelas é mais que suficiente, você não precisa delas para orbitar outra coisa. Resolva um sistema estelar binário e você verá o mesmo mecanismo ainda funcionando para n-corpos.

— Luaan 15/10/19

@ PM2Ring: Embora esse seja um resultado físico bastante conhecido, ignora a pergunta fundamental: toda essa massa estaria lá concentrada em uma galáxia sem um buraco negro? Ou os buracos negros são essenciais para a formação de começos e seu agrupamento em uma galáxia?

— MSalters

@MSalters Certamente, os buracos negros centrais podem ser importantes na formação de galáxias, mas não vejo como eles são relevantes para a formação de estrelas. E então você tem que explicar galáxias espirais sem um BH central. Eles perderam a BH, por exemplo, em uma colisão? Se sim, como eles conseguiram manter sua estrutura em espiral? FWIW, ainda não temos uma boa teoria para explicar como as BHs super maciças são tão enormes. Suspeito que precisamos aprender mais sobre o papel da matéria escura para resolver essas questões adequadamente.

— PM 2Ring

@AndrewMorton Se você considera apenas a gravidade e ignora as ondas gravitacionais, não - as órbitas são estáveis. O sistema real é mais complicado, porque as estrelas não são inertes, bolas perfeitamente sólidas - estão perdendo grandes quantidades de massa para os ventos solares, por exemplo. Não tenho certeza, mas acho que as estrelas binárias da sequência principal estão realmente expandindo lentamente suas órbitas à medida que a massa orbital diminui. Fica muito mais complicado quando você adiciona coisas como a evolução solar, é claro, mas a coisa "em espiral para o centro" precisa de alguma maneira de perder grandes quantidades de energia orbital.

— Luaan 15/10/18

Respostas:

A resposta aqui é certamente não. Muitas galáxias anãs (por exemplo, as Nuvens de Magalhães ) não contêm buracos negros supermassivos, embora alguns possam conter buracos negros de massa intermediária menos massivos ( Mezcua et al. 2018 ). Como são o tipo de galáxia mais numeroso do universo, é bem possível que a maioria das galáxias não contenha buracos negros supermassivos. Isso não deveria ser muito surpreendente; se as teorias de baixo para cima da formação de buracos negros supermassivos estiverem corretas, muitos buracos negros de massa intermediária devem coalescer para formar um maciço. As galáxias anãs simplesmente não teriam (ou seriam capazes de formar) a população necessária, na maioria dos casos.

Dito isto, observou-se que várias galáxias anãs hospedam buracos negros supermassivos (incluindo M60-UCD1 e Hen 2-10 , entre outros). Eles forneceram e continuam fornecendo insights sobre a formação e evolução de galáxias de baixa massa.

Alguns usuários aqui também identificaram galáxias massivas sem buracos negros supermassivos, incluindo M33 e A2261-BCG . O primeiro possui uma protuberância, mas a dispersão da velocidade estelar central é baixa, o que implica que não há buraco negro em seu núcleo ( Merritt et al. 2001 ), assumindo que os parâmetros necessários sejam conhecidos o suficiente. No A2261-BCG, é possível que um ou mais buracos negros supermassivos centrais tenham sido ejetados , deixando um núcleo "inchado" sem um buraco negro. Tenha em mente, é claro, que esta é apenas uma explicação possível para a distribuição observada de estrelas no A2261-BCG.

Em geral, um buraco negro supermassivo central não influencia a cinemática em larga escala de estrelas e gás dentro de uma galáxia. A maioria dos buracos negros supermassivos é muito menos massiva que a galáxia hospedeira; Acredito que Sag A *, no centro da Via Láctea, esteja na ordem de 0,001% da massa total da galáxia. Até elípticos maciços como o NGC 4889 têm buracos negros em cerca de 0,1% de sua massa total. Até onde eu sei, os anões ultracompactos têm as maiores proporções de massa entre buracos negros e galáxias, com um exemplo extremo sendo o M60-UCD1 mencionado anteriormente.

— HDE 226868
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a idéia de SMBHs ejetadas é intrigante, já que isso implicaria que tais objetos vagando entre galáxias terão poucas chances de serem detectados.

— Michael

@ Michael É definitivamente uma perspectiva interessante. Dito isso, os núcleos galácticos ativos ejetados ainda seriam detectáveis, pois geralmente são muito mais luminosos que as galáxias hospedeiras e porque devem poder reter os discos de acreção por algum tempo após a ejeção. HE0450-2958 pode ser um AGN ejetado (embora a interpretação do quasar nu não seja bem aceito) e o SDSS J0927 + 2943 e 3C 186 são AGN que provavelmente foram ejetados, mas ainda são detectáveis.

— HDE 226868

Vale a pena notar que o post original não perguntou sobre buracos negros supermassivos . Apenas buracos negros antigos e regulares. Queremos dizer que não há buracos negros no centro das nuvens de Magalhães?

— Imp.

É geralmente assumido que maioria das galáxias tem um buraco negro no centro. No entanto, existem galáxias que detectamos que não parecem ter um buraco negro, portanto, não é um requisito necessário ou uma descoberta garantida em todos os casos.

Nos casos sem um buraco negro, foi postulado que a gravidade das estrelas e gases combinados é suficiente para manter a galáxia unida.

— Kyle
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Mesmo nas galáxias com buracos negros centrais, a gravidade das estrelas e do gás (e da matéria escura) é suficiente para mantê-lo unido; o buraco negro é quase sempre uma fração muito pequena do total. (Por exemplo, o buraco negro central da Via Láctea é cerca de um décimo milésimo da massa combinada das estrelas da Via Láctea.)

— Peter Erwin

Algumas referências seriam legais.

— pela

Limite superior de 1500 massas solares em qualquer possível BH no centro da M33: iopscience.iop.org/article/10.1086/323481/meta

— Peter Erwin

@TED Essa analogia não funciona muito bem, porque sabemos que os buracos negros no centro das galáxias são apenas uma pequena parte da massa de toda a galáxia. Por outro lado, os sistemas planetários provavelmente são totalmente dominados pela massa da (s) estrela (s) - e nosso sistema solar já é muito mais massivo do que a maioria dos sistemas estelares. Obviamente, nossas observações de outros sistemas planetários ainda são muito limitadas, então pode haver algumas surpresas. Mas já sabemos que você pode ter "sistemas planetários" complexos sem uma estrela - basta olhar para Júpiter ou Saturno.

— Luaan 15/10/18

Eu acho que a maioria das galáxias - que são galáxias anãs, não têm buracos negros.

— Rob Jeffries