Nuevo descubrimiento arroja luz sobre los primeros agujeros negros supermasivos         

Por la Real Sociedad Astronómica

24 de febrero de 2023.

Este sistema consta de un par de galaxias, denominadas IC 694 y NGC 3690, que pasaron cerca hace unos 700 millones de años. Como resultado de esta interacción, el sistema experimentó un feroz estallido de formación estelar. En los últimos quince años, más o menos, han estallado seis supernovas en los confines de la galaxia, lo que convierte a este sistema en una distinguida fábrica de supernovas. Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration y A. Evans (Universidad de Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University).

Astrónomos de la Universidad de Texas y la Universidad de Arizona han descubierto un agujero negro de rápido crecimiento en una de las galaxias más extremas conocidas en el Universo primitivo. El descubrimiento de la galaxia y el agujero negro en su centro proporciona nuevas pistas sobre la formación de los primeros agujeros negros supermasivos. El nuevo trabajo se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Usando observaciones tomadas con Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un observatorio de radio ubicado en Chile, el equipo determinó que la galaxia, llamada COS-87259, que contiene este nuevo agujero negro supermasivo es muy extrema, formando estrellas a un ritmo 1.000 veces mayor que nuestra Vía Láctea y que contiene más de mil millones de masas solares de polvo interestelar. La galaxia brilla tanto por este intenso estallido de formación estelar como por el creciente agujero negro supermasivo en su centro.

Se considera que el agujero negro es un nuevo tipo de agujero negro primordial, uno fuertemente envuelto por "polvo" cósmico, lo que hace que casi toda su luz se emita en el rango infrarrojo medio del espectro electromagnético. Los investigadores también descubrieron que este agujero negro supermasivo en crecimiento (con frecuencia denominado núcleo galáctico activo) está generando un fuerte chorro de material que se mueve casi a la velocidad de la luz a través de la galaxia anfitriona.

Hoy en día, los agujeros negros con masas de millones a miles de millones de veces mayores que la de nuestro Sol se encuentran en el centro de casi todas las galaxias. Cómo se formaron por primera vez estos agujeros negros supermasivos sigue siendo un misterio para los científicos, particularmente porque varios de estos objetos se encontraron cuando el Universo era muy joven. Debido a que la luz de estas fuentes tarda tanto en llegar a nosotros, las vemos como existieron en el pasado; en este caso, apenas 750 millones de años después del Big Bang, que es aproximadamente el 5% de la edad actual del Universo.

Lo que es particularmente sorprendente de este nuevo objeto es que se identificó en una porción relativamente pequeña del cielo que generalmente se usa para detectar objetos similares, menos de 10 veces el tamaño de la Luna Llena, lo que sugiere que podría haber miles de fuentes similares en el Universo primitivo. Esto fue completamente inesperado de los datos anteriores.

La única otra clase de agujeros negros supermasivos que conocemos en el Universo muy primitivo son los cuásares, que son agujeros negros activos que relativamente no están oscurecidos por el polvo cósmico. Estos cuásares son extremadamente raros a distancias similares a COS-87259, con solo unas pocas decenas ubicadas en todo el cielo. El sorprendente descubrimiento de COS-87259 y su agujero negro plantea varias preguntas sobre la abundancia de agujeros negros supermasivos muy tempranos, así como sobre los tipos de galaxias en las que se forman normalmente.

Ryan Endsley, el autor principal del artículo y ahora becario postdoctoral en la Universidad de Texas en Austin, dice: "Estos resultados sugieren que los primeros agujeros negros supermasivos a menudo estaban muy oscurecidos por el polvo, tal vez como consecuencia de la intensa formación de estrellas" en sus galaxias anfitrionas. Esto es algo que otros han estado prediciendo durante algunos años, y es realmente bueno ver la primera evidencia observacional directa que respalda este escenario".

Se han encontrado tipos similares de objetos en el Universo actual más local, como Arp 299. En este sistema, dos galaxias chocan entre sí generando un intenso estallido estelar, así como un fuerte oscurecimiento del creciente agujero negro supermasivo en una de los dos galaxias.

Endsley agrega: "Si bien nadie esperaba encontrar este tipo de objeto en el Universo muy primitivo, su descubrimiento da un paso hacia la construcción de una comprensión mucho mejor de cómo los agujeros negros de miles de millones de masas solares pudieron formarse tan temprano en la vida del Universo", así como cómo evolucionaron por primera vez las galaxias más masivas".

Fuente:

https://phys.org/news/2023-02-discovery-early-supermassive-black-holes.html