Los astrofísicos de la Western University han encontrado evidencia de la formación directa de agujeros negros que no necesitan emerger de un remanente de estrellas. La producción de agujeros negros en el universo temprano, formado de esta manera, puede proporcionar a los científicos una explicación de la presencia de agujeros negros extremadamente masivos en una etapa muy temprana de la historia de nuestro universo.

Shantanu Basu y Arpan Das del Departamento de Física y Astronomía de Western han desarrollado una explicación para la distribución observada de masas y luminosidades de agujeros negros supermasivos, para lo cual no existía previamente una explicación científica. Los hallazgos fueron publicados hoy por Cartas de revistas astrofísicas .

El modelo se basa en una suposición muy simple:los agujeros negros supermasivos se forman muy, muy rápidamente sobre muy, períodos de tiempo muy cortos y luego, de repente, ellos paran. Esta explicación contrasta con la comprensión actual de cómo se forman los agujeros negros de masa estelar, que es que emergen cuando el centro de una estrella muy masiva colapsa sobre sí mismo.

"Esta es una evidencia de observación indirecta de que los agujeros negros se originan a partir de colapsos directos y no de remanentes estelares, "dice Basu, un profesor de astronomía en Western que es reconocido internacionalmente como un experto en las primeras etapas de la formación de estrellas y la evolución de los discos protoplanetarios.

Basu y Das desarrollaron el nuevo modelo matemático calculando la función de masa de los agujeros negros supermasivos que se forman durante un período de tiempo limitado y experimentan un rápido crecimiento exponencial de masa. El crecimiento de masa puede ser regulado por el límite de Eddington que está establecido por un equilibrio de las fuerzas de radiación y gravitación o incluso puede excederlo por un factor modesto.

"Los agujeros negros supermasivos solo tuvieron un corto período de tiempo en el que pudieron crecer rápidamente y luego, en algún momento, debido a toda la radiación en el universo creada por otros agujeros negros y estrellas, su producción se detuvo, ", explica Basu." Ese es el escenario de colapso directo ".

Durante la última década, Muchos agujeros negros supermasivos que son mil millones de veces más masivos que el Sol han sido descubiertos con altos corrimientos al rojo. 'lo que significa que estaban en su lugar en nuestro universo dentro de los 800 millones de años después del Big Bang. La presencia de estos agujeros negros jóvenes y muy masivos cuestiona nuestra comprensión de la formación y el crecimiento de los agujeros negros. El escenario de colapso directo permite masas iniciales que son mucho mayores de lo que implica el escenario de remanente estelar estándar, y puede ser de gran ayuda para explicar las observaciones. Este nuevo resultado proporciona evidencia de que tales agujeros negros de colapso directo se produjeron en el universo temprano.

Basu cree que estos nuevos resultados se pueden utilizar con observaciones futuras para inferir la historia de formación de los agujeros negros extremadamente masivos que existen en tiempos muy tempranos en nuestro universo.