La ilustración de este artista captura el agujero negro supermasivo más distante que han descubierto los humanos. Su rápida tasa de crecimiento tiene a los astrónomos rascándose la cabeza. Robin Dienel / Carnegie Institution for Science Los astrónomos han descubierto el agujero negro más distante jamás observado, y es asombrosamente grande para su corta edad.
Con un peso de 800 millones de masas solares, este espécimen supermasivo se encontró en el centro de una galaxia joven que está generando una poderosa radiación. Conocido como quásar, este tipo de galaxia iluminó el universo temprano, y su actividad extrema fue impulsada por las dínamos de los agujeros negros en sus núcleos. Pero este agujero negro es mucho más grande de lo esperado para una galaxia tan joven.
"Este agujero negro creció mucho más de lo que esperábamos en solo 690 millones de años después del Big Bang, que desafía nuestras teorías sobre cómo se forman los agujeros negros, ", dijo Daniel Stern en un comunicado del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Stern es coautor de un nuevo estudio publicado en la revista Nature.
Viajemos más atrás en el tiempo para apreciar plenamente lo innovador que es este descubrimiento.
Después del Big Bang, el universo en rápida expansión estaba lleno de una sopa caliente de gas ionizado, llamado plasma. A medida que pasaba el tiempo y el universo se enfriaba, este plasma condensado en átomos neutros (principalmente hidrógeno, donde un protón se combina con un electrón). Hasta este punto, el universo no tenía estrellas ni galaxias; simplemente no había habido tiempo suficiente para que las cosas se agruparan bajo la gravedad para crear estrellas. Este período se llamó acertadamente la "Edad Oscura" porque la única radiación que existía en ese momento era el resplandor de fondo del propio Big Bang, y se estaba desplazando rápidamente al rojo a medida que el universo se expandía. El corrimiento al rojo ocurre cuando el universo en expansión extiende la luz desde longitudes de onda cortas a longitudes de onda largas.
Cuando las primeras estrellas surgieron como chispas y quedaron acorraladas por su gravedad mutua para formar las primeras galaxias, sin embargo, el universo experimentó un cambio monumental.
Estas primeras galaxias generaron una poderosa radiación que descompuso el gas hidrógeno neutro, quitando los electrones de los protones. Conocido como "reionización, "el universo se convirtió una vez más en un estado de plasma. Normalmente, este gas altamente ionizado sería opaco a la radiación, pero como el universo se había expandido y enfriado, el plasma estaba tan disperso que la luz de las galaxias viajaba a través del espacio intergaláctico casi sin obstáculos. Es como si el cosmos accionara el interruptor de la luz de las estrellas.
Entonces, ¿Qué tiene que ver este agujero negro supermasivo con esta dramática transformación cósmica?
Observaciones del quásar, llamado ULAS J1342 + 0928, han demostrado que está rodeado de hidrógeno neutro. El hidrógeno neutro que existe alrededor de esta galaxia bebé significa que es solo solo surgió de este período de reionización, convirtiéndola en la primera galaxia que tenemos pueden ver, ya que se encuentra entre la primera población de galaxias en formarse.
"El nuevo quásar es en sí mismo una de las primeras galaxias, ¡y sin embargo, ya alberga un enorme agujero negro tan masivo como otros en el universo actual! ", dijo el coautor Xiaohui Fan. que trabaja en la Universidad de Arizona, en un comunicado de prensa.
Detectar este objeto no fue tarea fácil. La luz de J1342 + 0928 ha tardado más de 13 mil millones de años en llegar hasta nosotros, por lo que es extremadamente tenue y muy desplazado al rojo. Los quásares eran poderosos generadores de radiación de onda corta, como radiografías. Pero después de viajar 13 mil millones de años luz, la radiación se ha extendido a la parte infrarroja del espectro, por lo que solo los telescopios de levantamiento infrarrojos más sensibles pueden detectarlo.
Utilizando datos generados a partir de una trifecta internacional de potentes telescopios, los investigadores pudieron buscar candidatos de cuásares en los confines más lejanos del cosmos. Una vez identificado, otros observatorios colaboraron para caracterizar este objeto extremo.
El Observatorio Gemini en Hawái, por ejemplo, ayudó a determinar la enorme masa del agujero negro al sondear el espectro infrarrojo para medir la actividad del agujero negro. Los quásares eran generadores de radiación tan poderosos en el universo temprano porque los agujeros negros supermasivos en sus núcleos tenían acceso a una gran cantidad de material. Mientras consumían rápidamente este asunto, los agujeros negros formaron una vasta, disco de acreción caliente y radiante, creando la luz característica de los quásares que se puede ver a miles de millones de años luz.
El siguiente paso es buscar más quásares como J1342 + 0928, y los investigadores estiman que debe haber entre 20 y 100 cuásares como este en todo el cielo.
Quasar es la abreviatura de fuente de radio cuasi estelar. El de la foto 3C 273, es el primero que los astrónomos han identificado, y también es el más brillante. ESA / Hubble y NASA
Ahora que sabemos que J1342 + 0928 alberga un agujero negro supermasivo de 800 millones de masas solares, la gran pregunta es, ¿Cómo diablos se volvió tan gigantesco?
Algunas de las preguntas más importantes que se ciernen sobre la cosmología y la astrofísica modernas se centran en los agujeros negros supermasivos. Se sabe que estos monstruos se esconden en los núcleos de la mayoría de las galaxias, incluido el nuestro, y sabemos que pueden tener la masa de mil millones de soles. Tratar de explicar cómo los agujeros negros supermasivos de nuestro universo moderno consumieron suficiente materia para volverse tan grandes es bastante difícil. pero encontrar un monstruo de 800 millones de masas solares que existió solo 690 millones de años después del Big Bang es un serio rascarse la cabeza. ¿Cómo creció este agujero negro bebé tan grande y tan rápido?
Los mecanismos detrás de la acumulación de agujeros negros son poco conocidos, pero los investigadores sugieren que este ejemplo puede haber sido simplemente un "desarrollo temprano" que tuvo una juventud extremadamente activa, sólo para establecerse como un agujero negro supermasivo "regular" en una gran galaxia elíptica.
"Si se encuentra en una parte del universo más densa que la media, podría tener un comienzo más temprano en la vida y crecer más rápidamente, Fan dijo en un comunicado.
"Este hallazgo muestra que obviamente existió un proceso en el Universo temprano para hacer que este monstruo, "agregó el astrónomo Eduardo Bañados, en la Carnegie Institution for Science que dirigió el estudio internacional. "¿Cuál es ese proceso? Bueno, ¡Eso mantendrá a los teóricos muy ocupados! "
Eso es interesanteEl universo tiene 13,8 mil millones de años, por lo que 690 millones de años representan apenas el 5 por ciento de la edad de nuestro universo.
