Algunas relaciones están escritas en las estrellas. Ese es definitivamente el caso de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas, según un nuevo estudio de la Universidad de Yale.

La "relación especial" entre los agujeros negros supermasivos (SMBH) y sus anfitriones, algo que los astrónomos y físicos han observado durante bastante tiempo, ahora puede entenderse como un vínculo que comienza temprano en la formación de una galaxia y tiene voz y voto en cómo la galaxia y la SMBH en su centro crece con el tiempo, señalan los investigadores.

Un agujero negro es un punto en el espacio donde la materia se ha compactado con tanta fuerza que crea una gravedad intensa. Esta gravedad es lo suficientemente fuerte como para que ni siquiera la luz pueda escapar de su atracción. Los agujeros negros pueden ser tan pequeños como un solo átomo o tan grandes como miles de millones de millas de diámetro. Los más grandes se denominan agujeros negros "supermasivos" y tienen masas iguales a las de millones, o incluso miles de millones, de soles.

Las SMBH se encuentran a menudo en el centro de grandes galaxias, incluyendo nuestra propia galaxia, la vía Láctea. Aunque teóricamente se esperaba que existieran SMBH, los primeros indicios de observación se detectaron en la década de 1960; a principios de este año, el Event Horizon Telescope lanzó la primera silueta de un agujero negro en la galaxia Messier 87. Los astrofísicos continúan teorizando sobre los orígenes de los agujeros negros, cómo crecen y brillan, y cómo interactúan con las galaxias anfitrionas en diferentes entornos astronómicos.

"Ha habido mucha incertidumbre con respecto a la conexión SMBH-galaxia, en particular, si el crecimiento de SMBH estaba más estrechamente relacionado con la tasa de formación de estrellas o la masa de la galaxia anfitriona, "dijo el astrofísico de Yale Priyamvada Natarajan, investigador principal del nuevo estudio, que aparece en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . "Estos resultados representan la evidencia teórica más completa para lo primero:la tasa de crecimiento de los agujeros negros parece estar estrechamente relacionada con la tasa a la que se forman las estrellas en el anfitrión".

Natarajan ha hecho contribuciones significativas a nuestra comprensión de la formación, montaje, y crecimiento de las PYMES, con respecto a sus alrededores. Su trabajo habla de la cuestión subyacente de si estas conexiones son meras correlaciones o signos de una causalidad más profunda.

Natarajan y su equipo —primer autor Angelo Ricarte y Michael Tremmel de Yale y Thomas Quinn de la Universidad de Washington— utilizaron sofisticados conjuntos de simulaciones para hacer el descubrimiento. Llamado Romulus, la simulación cosmológica sigue la evolución de diferentes regiones del universo desde justo después del Big Bang hasta el día de hoy e incluye miles de galaxias simuladas que residen en una amplia variedad de entornos cósmicos.

Las simulaciones de Romulus ofrecen la instantánea de mayor resolución del crecimiento de un agujero negro, proporcionando una visión completamente emergente y más nítida de cómo crecen los agujeros negros dentro de una amplia gama de galaxias anfitrionas, desde las galaxias más masivas ubicadas en el centro de los cúmulos de galaxias —regiones muy densas como centros urbanos abarrotados— hasta galaxias enanas mucho más comunes que habitan en los suburbios más dispersos.

"En un momento en el que los impulsores del crecimiento de los agujeros negros no están claros, estas simulaciones ofrecen una imagen sencilla. Simplemente crecen junto con las estrellas independientemente de la masa de la galaxia, el entorno más grande, o la época cósmica, "dijo Ricarte, un ex estudiante de posgrado de Natarajan que ahora es un becario postdoctoral en Harvard.

Uno de los hallazgos más intrigantes del estudio, Ricarte señaló, tiene que ver con la forma en que los agujeros negros más grandes del universo interactúan con sus galaxias anfitrionas a lo largo del tiempo. Los investigadores encontraron que las SMBH y sus anfitriones crecen en conjunto, y que la relación es "autocorregible, "independientemente del tipo de entorno en el que habitan.

"Si el SMBH comienza a crecer demasiado rápido y se vuelve demasiado grande para su hogar galáctico, Los procesos físicos aseguran que su crecimiento se ralentice en relación con la galaxia, "Tremmel explicó." Por otro lado, si la masa de SMBH es demasiado pequeña para su galaxia, La tasa de crecimiento de SMBH aumenta en relación con el tamaño de la galaxia para compensar ".