Astrónomos de la Academia de Ciencias y la Universidad Estatal de Moscú han descubierto que la forma y el tamaño de las galaxias se determinaron en el pasado distante por la cantidad de "embriones" de agujeros negros supermasivos que contenían sus alrededores, según un artículo publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
“Los agujeros negros predichos por nuestro modelo deberían haber estado presentes en el Universo en número suficiente para explicar todos los cúmulos globulares que se formaron. Señala la existencia de un número suficiente de agujeros negros con una masa de varios miles de soles para que puedan convertirse en los 'embriones' de los cúmulos globulares”, dice Alexander Dolgov del Instituto de Física Teórica y Experimental de la Academia de Ciencias de Rusia en Moscú, citado por el servicio de prensa de la Fundación de Ciencia Rusa.
Se cree que la mayoría de las galaxias masivas están habitadas por agujeros negros supermasivos, que pueden oscilar entre un millón y miles de millones de masas solares. Las razones de la formación de estos objetos aún no están del todo claras. Los científicos inicialmente creyeron que tales objetos surgieron de la misma manera que sus "primos" normales, como resultado del colapso gravitacional de las estrellas y la posterior fusión de varios grandes agujeros negros.
Las observaciones de las primeras galaxias en el Universo hicieron que los astrofísicos lo dudaran: resultó que estaban "habitadas" por agujeros negros con una masa de decenas de miles de millones de soles. Tales objetos simplemente no tendrían tiempo de crecer a este tamaño si nacieran pequeños. Por lo tanto, algunos científicos comenzaron a creer que los agujeros negros supermasivos nacen en escenarios más exóticos, como resultado del colapso de nubes gigantes de hidrógeno atómico "puro" o debido a acumulaciones de materia oscura.
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Hoy en día, la mayoría de los astrónomos creen que los agujeros negros - "pesos pesados" surgieron en los albores de la juventud del Universo a partir de los llamados agujeros negros primordiales, que ocupan una posición intermedia entre los agujeros negros supermasivos y ordinarios, cuyo origen aún se desconoce. Su masa, según diversas estimaciones de científicos, era de varias decenas o cientos de miles de masas solares. En los últimos diez años, los astrónomos han estado buscando activamente tales "semillas" de agujeros negros, y hasta ahora conocemos menos de diez candidatos para el papel de tales objetos.
Dolgov y su colega Konstantin Postnov, del Instituto Astronómico Estatal de la Universidad Estatal de Moscú, descubrieron que esos "embriones" podrían desempeñar un papel clave en la formación de todas las galaxias, estudiando con qué frecuencia podrían haber surgido esos agujeros negros incluso antes de que los primeros cúmulos de estrellas estallaran en el universo recién nacido.
Sus cálculos mostraron que en los primeros días de la vida del Universo, podría aparecer una gran cantidad de tales objetos, alrededor de 10-100 mil veces más que el número de todas las galaxias del universo. Este número de agujeros negros, según Postnov y Dolgov, debería haber sido suficiente para el nacimiento de todos los cúmulos globulares que conocemos, las "familias" más antiguas de estrellas en las afueras de las galaxias, donde se encontraron todos los agujeros negros conocidos de masa intermedia.
Estos cúmulos de estrellas, a su vez, se consideran hoy como una especie de "embriones" alrededor de los cuales se formaron en el pasado distante los núcleos de todas las galaxias espirales y elípticas que conocemos.
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La gran cantidad de estos cúmulos en el Universo temprano llevó a los científicos a creer que los agujeros negros que viven en ellos podrían "orquestar" el crecimiento de las galaxias y controlar su forma y masa, y no al revés, como muchos astrofísicos creen hoy.
Guiados por esta idea, los científicos calcularon cómo cambió la forma de la galaxia con el cambio en el número de cúmulos globulares y la masa de agujeros negros en sus centros, así como con el aumento y disminución de la masa de la "rosquilla" de materia oscura en las afueras de las galaxias, que hoy se considera el principal factor impulsor de su nacimiento. … Al final resultó que, los agujeros negros jugaron un papel decisivo en el nacimiento de las galaxias elípticas y espirales, obligándolas a formarse incluso en los casos en que el anillo de materia oscura estaba ausente.
Un escenario similar para la formación de galaxias, como señalan los investigadores, puede explicar uno de los principales misterios cosmológicos: por qué las primeras galaxias tienen una masa muy grande y agujeros negros muy pesados, cuya existencia los científicos no podían explicar antes.
