Se cree que la formación y el crecimiento de la mayoría de las galaxias a lo largo de la historia del universo ha sido impulsado por agujeros negros supermasivos que crecen junto con su galaxia anfitriona a medida que recolectan materia para alcanzar millones de masas solares. Perseguir las primeras etapas de estos objetos extremos es una de las misiones de los futuros telescopios poderosos.

Ahora se ha presentado una nueva y completa estimación en un estudio dirigido por investigadores del Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA). El estudio predice la cantidad de galaxias muy jóvenes con agujeros negros supermasivos activos en sus núcleos que deberían haber existido cuando el universo tenía menos del 7 por ciento de su edad actual. y que están al alcance de los futuros radiotelescopios y radiotelescopios que ya se están fabricando. Fue publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , y presentado esta semana en la reunión SPARCS IX, donde se discute la ciencia y la tecnología del futuro radiotelescopio Square Kilometer Array (SKA).

Los resultados pueden orientar los planes de observación más eficaces para SKA y para el observatorio espacial de rayos X Athena de la ESA. Ambos observatorios se utilizarán para profundizar en el mismo período de la historia del universo explorado por este estudio.

"Dado que hay una larga espera hasta que Athena y SKA estén disponibles para la ciencia, hay tiempo para modificar sus objetivos de la mejor manera, "dice Stergios Amarantidis, de IA y Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), el primer autor del artículo. "Por ejemplo, un documento técnico anterior de Athena menciona una predicción de un orden de magnitud menos de agujeros negros supermasivos de los que encontramos. Utilizarán su resultado para hacer un plan preliminar para encuestas futuras. Nuestros resultados ahora se pueden utilizar para mejorar la estrategia y preparar encuestas más efectivas ".

Los autores amplían el trabajo anterior realizado por otros en la parte visible y de rayos X del espectro al agregar predicciones para observaciones de radio y rayos X, y para el universo más distante. En este contexto, Los rayos X son producidos por materia muy caliente que gira en espiral extremadamente rápido cuando cae sobre el agujero negro, y señales de galaxias con sus centros orientados hacia la Tierra. Emisiones de radio, por otra parte, con frecuencia señalan galaxias vistas de canto, y son producidos por poderosos chorros de partículas expulsadas de la vecindad del agujero negro e interactuando con el gas fuera de la galaxia.

Utilizando ocho modelos computacionales desarrollados por otros equipos y aplicando los conocimientos actuales sobre la evolución de las galaxias, los investigadores predijeron que en un área del cielo del tamaño de la luna llena, Athena podrá detectar la actividad de rayos X de alrededor de 2, 500 agujeros negros supermasivos en los núcleos de galaxias muy jóvenes en el universo temprano. Los resultados sugieren que las emisiones de radio serán menos abundantes en estas edades tempranas, pero los potentes telescopios como SKA aún podrán identificar decenas de estas fuentes en la misma área del cielo.

Los modelos computacionales se desarrollaron y ajustaron utilizando las observaciones de los entornos donde evolucionan las galaxias en el universo cercano. Una de las limitaciones de los modelos, evidenciado por este estudio, es su poca capacidad para predecir los pocos, muy luminoso, centros galácticos activos que ya se sabe que existen en épocas remotas. Es necesario aumentar el tamaño de las simulaciones y los recursos computacionales para superar esta limitación y comprender adecuadamente cómo aparecieron y evolucionaron las primeras galaxias y agujeros negros supermasivos.

"Este trabajo pone en evidencia los poderes predictivos de los modelos actuales de última generación de formación de galaxias, y nos guiará para hacer un mejor uso de los poderosos telescopios que se están construyendo, "dice José Afonso, de IA y FCUL, y segundo autor del artículo. "Al mismo tiempo, también muestra dónde aún debe mejorarse nuestra comprensión de las primeras galaxias activas, algo que requerirá todos nuestros esfuerzos de observación durante los próximos años. El universo primitivo todavía es en gran parte difícil de explicar ".