La aparición de agujeros negros supermasivos en los albores del universo ha intrigado a los astrónomos desde su descubrimiento hace más de una década. Se cree que se formó un agujero negro supermasivo durante miles de millones de años, pero se han avistado más de dos docenas de estos gigantesdentro de 800 millones de años del Big Bang hace 13.8 mil millones de años.
En un nuevo estudio en la revista Astronomía de la naturaleza , un equipo de investigadores de la Universidad de la Ciudad de Dublín, la Universidad de Columbia, Georgia Tech y la Universidad de Helsinki, agrega evidencia a una teoría de cómo estos antiguos agujeros negros, aproximadamente mil millones de veces más pesados que nuestro sol, pueden haberse formado y rápidamentePoner peso.
En simulaciones por computadora, los investigadores muestran que un agujero negro puede crecer rápidamente en el centro de su galaxia anfitriona si una galaxia cercana emite suficiente radiación para apagar su capacidad de formar estrellas. Por lo tanto, desactivada, la galaxia anfitriona crece hasta su eventual colapso, formando un agujero negro que se alimenta del gas restante, y más tarde, el polvo, las estrellas moribundas y posiblemente otros agujeros negros, se vuelven súper gigantescos.
"El colapso de la galaxia y la formación de un agujero negro de un millón de masas solares lleva 100.000 años, un bache en el tiempo cósmico", dice el coautor del estudio, Zoltan Haiman, profesor de astronomía en la Universidad de Columbia.cien millones de años después, se ha convertido en un agujero negro supermasivo de mil millones de masas solares. Esto es mucho más rápido de lo que esperábamos ".
En el universo primitivo, las estrellas y las galaxias se formaron a medida que el hidrógeno molecular se enfriaba y desinflaba un plasma primordial de hidrógeno y helio. Este entorno habría limitado los agujeros negros de crecer mucho a medida que el hidrógeno molecular convertía el gas en estrellas lo suficientemente lejos como para escapar del negroatracción gravitacional de los agujeros. Los astrónomos han descubierto varias formas en que los agujeros negros supermasivos podrían haber superado esta barrera.
En un estudio de 2008, Haiman y sus colegas plantearon la hipótesis de que la radiación de una galaxia vecina masiva podría dividir el hidrógeno molecular en hidrógeno atómico y provocar el colapso del naciente agujero negro y su galaxia anfitriona en lugar de generar nuevos cúmulos de estrellas.
Un estudio posterior dirigido por Eli Visbal, entonces investigador postdoctoral en Columbia, calculó que la galaxia cercana tendría que ser al menos 100 millones de veces más masiva que nuestro sol para emitir suficiente radiación para detener la formación de estrellas. Aunque es relativamente raro,existen suficientes galaxias de este tamaño en el universo temprano para explicar los agujeros negros supermasivos observados hasta ahora.
El estudio actual, dirigido por John Regan, un investigador postdoctoral en la Dublin City University de Irlanda, modeló el proceso utilizando un software desarrollado por Greg Bryan de Columbia e incluye los efectos de la gravedad, la dinámica de los fluidos, la química y la radiación.
Después de varios días de calcular los números en una supercomputadora, los investigadores descubrieron que la galaxia vecina podría ser más pequeña y más cercana de lo que se había estimado previamente. "La galaxia cercana no puede estar demasiado cerca, ni demasiado lejos, y como el principio de Ricitos de Oro"., demasiado caliente o demasiado frío ", dijo el coautor del estudio John Wise, profesor asociado de astrofísica en Georgia Tech.
El estudio actual, dirigido por John Regan, un investigador postdoctoral en la Universidad de Dublin City de Irlanda, intentó modelar el proceso. Utilizando simulaciones para medir cómo la radiación de una galaxia influyó en la formación de agujeros negros en la otra, los investigadores descubrieron que la galaxia vecinapodría ser más pequeño y más cercano de lo estimado previamente.
"La galaxia cercana no puede estar muy cerca o muy lejos, y como el principio Ricitos de Oro, demasiado caliente o demasiado frío", dijo el coautor del estudio John Wise, profesor asociado de astrofísica en Georgia Tech.
Aunque se encuentran agujeros negros masivos en el centro de la mayoría de las galaxias en el universo maduro, incluida nuestra propia Vía Láctea, son mucho menos comunes en el universo infantil. Los primeros agujeros negros supermasivos más antiguos se observaron por primera vez en 2001 a través de un telescopio en NewEl Observatorio de Apache Point de México como parte del Sloan Digital Sky Survey.
Los investigadores esperan probar su teoría cuando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, el sucesor del Hubble, entre en línea el próximo año y envíe imágenes del universo primitivo.
Otros modelos de cómo evolucionaron estos antiguos gigantes, incluido uno en el que los agujeros negros crecen fusionándose con millones de agujeros negros y estrellas más pequeños, esperan más pruebas ". Comprender cómo se forman los agujeros negros supermasivos nos dice cómo se forman las galaxias, incluida la nuestra.y evolucionar, y en última instancia, nos cuenta más sobre el universo en el que vivimos ", dijo Regan, de la Universidad de la Ciudad de Dublín.
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Materiales proporcionado por Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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