Científicos del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian, y la Iniciativa Agujero Negro (BHI), han arrojado luz sobre cómo crecen los agujeros negros con el tiempo mediante el desarrollo de un nuevo modelo para predecir si el crecimiento por acreción o por fusiones es dominante, según los resultados de un estudio presentado hoy en la 236a reunión virtual de la Sociedad Astronómica Estadounidense y publicado simultáneamente en The Diario astrofísico .

Dr. Avi Loeb, Frank B. Baird Jr. Profesor de Ciencias en Harvard, y el Dr. Fabio Pacucci, astrofísico y becario de BHI &Clay en CfA, han desarrollado un modelo teórico para determinar el canal principal para el crecimiento de los agujeros negros. El modelo es válido desde el universo local hasta el corrimiento al rojo 10, o aproximadamente desde la actualidad hasta hace unos 13 mil millones de años.

El estudio sugiere que el principal canal de crecimiento depende de la masa del agujero negro y del desplazamiento al rojo. En el universo cercano, los pequeños agujeros negros crecen principalmente por acreción, mientras que los agujeros negros muy grandes crecen principalmente a través de fusiones. En el universo muy lejano hay una inversión:los pequeños agujeros negros crecen principalmente por fusiones, grandes agujeros negros por acreción.

"Los agujeros negros pueden crecer de dos maneras. Pueden acumular masa del espacio que los rodea o pueden fusionarse entre sí, formando un agujero negro masivo más, ", dijo Pacucci." Actualmente creemos que los primeros agujeros negros comenzaron a formarse aproximadamente con la primera población de estrellas, hace más de 13.500 millones de años ". La pregunta es:¿cómo crecieron estas" semillas "para formar la población muy amplia de agujeros negros que los científicos ahora detectan en el universo? desde los pequeños hasta los monstruos muy grandes que observamos brillar desde el otro lado del cosmos? Loeb agregado, "Podemos limitar su historia no solo detectando luz sino también a través de ondas gravitacionales, las ondas en el espacio-tiempo que producen sus fusiones ".

Según estudios previos, Se predice que los agujeros negros que crecen principalmente por acreción rotarán mucho más rápido en sus ejes que los que crecen principalmente a través de fusiones. "Como la tasa de rotación, o girar, afecta fundamentalmente la forma en que brilla la región alrededor de un agujero negro, El estudio de la principal modalidad de crecimiento de los agujeros negros nos ayuda a tener una idea más clara de lo brillantes que pueden ser estas fuentes. Ya sabemos que la materia cae hacia el horizonte de sucesos de los agujeros negros y, a medida que se acelera, también se calienta, y este gas empieza a emitir radiación, "dijo Pacucci." Cuanto más materia acumula un agujero negro, más brillante va a ser; por eso podemos observar objetos lejanos como agujeros negros supermasivos. Son mil millones de veces más masivas que el sol, y son capaces de emitir enormes cantidades de radiación, por lo que podemos observarlos incluso desde miles de millones de años luz de distancia ". Loeb afirmó además que incluso si su entorno está libre de gases, "Los agujeros negros pueden crecer en masa a través de fusiones de galaxias".

Agujeros negros, y su crecimiento, parecen jugar un papel clave en la evolución de las galaxias. "Creemos que cada galaxia contiene un enorme agujero negro en su centro, que regula la formación de estrellas en su anfitrión, ", dijo Pacucci." Entender cómo se formaron los agujeros negros, creció y co-evolucionó con las galaxias es fundamental para nuestra comprensión y conocimiento del universo, y con este estudio, tenemos una pieza más del rompecabezas ".

La próxima generación de observatorios espaciales de rayos X y ondas gravitacionales, incluyendo Lynx, Atenea AXIS y LISA, la antena espacial de interferómetro láser, podrán detectar la mayoría de los agujeros negros investigados en este trabajo. hasta el universo muy temprano. Las observaciones futuras probarán el nuevo modelo y, en última instancia, ampliarán el conocimiento científico de la población de agujeros negros a lo largo del tiempo cósmico.

"Ya probamos nuestro modelo con datos de agujeros negros cercanos, obteniendo resultados muy alentadores, ", dijo Pacucci." Nuestro objetivo en este estudio fue proporcionar a la comunidad científica una teoría que describa cómo pueden haber crecido los agujeros negros durante la evolución del universo. Esto informará las decisiones sobre estrategias de observación con futuros telescopios espaciales, así como sentar las bases para modelos que describen otros aspectos de la evolución del universo ".

Loeb, también, es optimista sobre el futuro, "Encontramos 'bebés' sorprendentemente grandes en las guarderías cósmicas de los agujeros negros, pero en las próximas décadas descubriremos quiénes eran sus padres ".