Un agujero negro de masa intermedia es un agujero negro cuya masa es significativamente mayor que la masa de un agujero negro de masa estelar (de 10 a varias decenas de masas solares ), pero mucho menor que la de un agujero negro supermasivo (de un millón a cientos de millones de masas solares). Se supone que estos objetos son mucho más pequeños que los agujeros negros de masa estelar relativamente comunes y los agujeros negros supermasivos. Dado que se desconocen los mecanismos de formación de los agujeros negros de masa intermedia, no está del todo claro qué causó una diferencia tan grande en la cantidad de objetos.
Los agujeros negros de masa intermedia son demasiado masivos para ser formados por el colapso gravitacional de una sola estrella (como los agujeros negros de masa estelar). En su entorno, no se observan condiciones extremas (alta densidad y velocidades de movimiento) en los centros de las galaxias, que conduzcan a la formación de agujeros negros supermasivos. En ciencia, se consideran los siguientes escenarios para la formación de agujeros negros de masa media:
Aunque hasta hace poco no ha habido evidencia observacional definitiva de la existencia de agujeros negros de masa intermedia, el equipo de radiotelescopios de CSIRO en Australia anunció el 9 de julio de 2012 el descubrimiento del primer agujero negro de masa intermedia, Hyper-Luminous X-ray. Fuente 1 (o HLX-1) [ 2] .
Hasta la fecha, la mayor muestra de candidatos a agujeros negros de masa intermedia incluye 305 objetos [3] , seleccionados mediante el análisis de alrededor de un millón de espectros ópticos de galaxias obtenidos por el sondeo SDSS (Sloan Digital Sky Survey). [4] La emisión de rayos X, cuya presencia confirma la clasificación del candidato como un agujero negro de masa intermedia, se encontró en 10 de estos objetos [3] .
Algunas fuentes de rayos X ultraluminosos (ULX) en galaxias cercanas pueden resultar agujeros negros de masa media (de 100 a 1000 masas solares) [5] [6] . Los ULX se observan en regiones de formación de estrellas (por ejemplo, en la galaxia M82 [7] ) y parecen estar relacionados con los cúmulos de estrellas jóvenes observados en estas regiones. Sin embargo, solo una medición dinámica de las masas mediante el análisis del espectro óptico de las estrellas satélite puede revelar la presencia de agujeros negros de masa media como acumuladores compactos de ULX.
Se pueden obtener pruebas adicionales de la existencia de agujeros negros de masa media observando la radiación gravitacional emitida por pequeños restos que orbitan alrededor de dichos agujeros [8] . Además , la relación M-sigma predice que los agujeros negros con masas de 10 4 a 10 6 masas solares deberían estar presentes en galaxias con baja luminosidad.
Los astrofísicos estadounidenses y australianos descubrieron en 2017 un candidato a agujero negro de masa intermedia: un agujero negro en el centro de 47 Toucan [9] . Los autores creen que este tipo de objetos gravitatorios también pueden estar ubicados en los centros de otros cúmulos globulares [9] .
En 2019, científicos del Observatorio Astronómico Nacional de Japón descubrieron un agujero negro del tamaño de Júpiter en el centro galáctico de la Vía Láctea, con una masa de unas 32 000 veces la del Sol [10] . HCN–0.009–0.044 , ubicado a 7 pc de la fuente de radio Sagittarius A* , es el tercer caso de un posible agujero negro de masa intermedia en el centro galáctico después de IRS13E y CO–0.40–0.22 [11] .
La observación de un estallido de ondas gravitacionales en 2019 ( GW190521 ) fue evidencia de la formación de un agujero negro de masa intermedia como resultado de la fusión de dos agujeros negros (con masas de 66 y 85 M ⊙ , respectivamente) [12] .