¿Podría este agujero negro supermasivo haberse formado solo por colapso directo?        

Por Brian Koberlein, Universe Today.

10 de agosto de 2023.

Impresión artística de un agujero negro supermasivo activo en el universo primitivo. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva.

Casi todas las galaxias del Universo contienen un agujero negro supermasivo. Incluso las galaxias que están a miles de millones de años luz de distancia. Esto significa que los agujeros negros supermasivos se forman al principio del desarrollo de una galaxia. Posiblemente sean incluso las semillas gravitatorias alrededor de las cuales se forma una galaxia. Pero los astrónomos aún no tienen claro cómo aparecieron por primera vez estas enormes bestias gravitacionales.

Hay dos ideas generales. El primero, conocido como el modelo de semilla de luz, es que las estrellas masivas en la región central densa de una nueva galaxia vivieron sus vidas cortas y murieron para convertirse en agujeros negros, luego esos agujeros negros de masa estelar se fusionaron gradualmente, convirtiéndose en un negro supermasivo. El segundo se conoce como el modelo de semilla pesada, donde el gas y el polvo densos en una protogalaxia joven colapsaron directamente para convertirse en un agujero negro con una masa inicial de 100.000 soles o más, y luego la galaxia maduró a su alrededor.

El segundo modelo explicaría por qué vemos tantos agujeros negros grandes en las galaxias jóvenes, pero también viola lo que se conoce como el límite de Eddington. A medida que la materia colapsa para formar una estrella o un agujero negro, también se calienta y la luz y la presión resultantes empujan contra la gravedad. La gravedad gana al final, pero lleva tiempo. El primer modelo no viola el límite de Eddington, pero no explica cómo los primeros agujeros negros se hicieron tan masivos tan rápidamente. Sin muchos datos de observación, los astrónomos solo podían confiar en variaciones de estos modelos teóricos, que no han sido concluyentes.

En un nuevo estudio, un equipo de astrónomos encontró un agujero negro primitivo tan masivo que respalda el modelo de semilla pesada. Es un cuásar conocido como UHZ1. Los cuásares están alimentados por agujeros negros supermasivos activos y, a partir de su luminosidad, puedes hacerte una idea de lo masivos que son. Basado en el brillo de UHZ1, tiene una masa de alrededor de 40 millones de soles y posiblemente hasta 70 millones de soles. El cuásar tiene un desplazamiento al rojo de z ~ 10,3, lo que significa que lo vemos en un momento en que el Universo tenía solo 400 millones de años. Eso fue hacia el final de la edad oscura cósmica cuando las primeras estrellas apenas comenzaban a formarse.

De alguna manera, UHZ1 se volvió supermasivo en un período de tiempo cósmicamente corto. El método gradual de fusionar agujeros negros de masa estelar no puede generar un agujero negro tan grande en esa escala de tiempo, o al menos no es probable. Los autores tienen cuidado de señalar que con solo un ejemplo de un agujero negro supermasivo temprano no debemos sacar conclusiones precipitadas. Pero esta es la mejor evidencia hasta ahora para el modelo de semillas pesadas.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-08-supermassive-black-hole-collapse.html