Los astrónomos han descubierto tres agujeros negros supermasivos en el Universo temprano que se han vuelto mil millones de veces más pesados que el Sol en solo cien mil años, lo que es imposible desde el punto de vista de las teorías astronómicas modernas, según un artículo publicado en el Astrophysical Journal.
“Ningún modelo teórico actual puede explicar la existencia de estos objetos. Su descubrimiento en el Universo temprano arroja dudas sobre las teorías actuales sobre la formación de agujeros negros, y ahora tenemos que crear nuevos modelos para explicar cómo surgen las galaxias y los agujeros negros”, dice Joseph Hennawi de la Universidad de California en Santa Bárbara (EE. UU.).).
Se cree que los centros de la mayoría de las galaxias masivas albergan agujeros negros supermasivos, cuya masa puede oscilar entre un millón y miles de millones de veces la masa del Sol. 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 agujeros negros grandes.
Las observaciones de las primeras galaxias del Universo hicieron que los astrofísicos lo dudaran: resultó que están habitadas por agujeros negros con una masa de decenas de miles de millones de soles. Tales objetos, como muestran los cálculos, simplemente no tendrían tiempo de crecer hasta tal 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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Hennawi y sus colegas encontraron más evidencia de que los agujeros negros en el Universo temprano crecieron demasiado rápido, interrumpiendo todas las ideas sobre su evolución. Los investigadores han descubierto seis agujeros negros supermasivos a la vez, que vemos en el estado en el que estaban solo 850 millones de años después del Big Bang.
Las primeras galaxias del Universo acababan de comenzar a formarse en este momento y, como los científicos creían anteriormente, los agujeros negros en sus centros no podían ser "pesos pesados" que no fueran inferiores en masa a los cuásares modernos. Los tres agujeros negros encontrados por el equipo de Henawi con el telescopio Keck-II en Hawai contradicen esta idea: son aproximadamente mil millones de veces más pesados que el Sol, que es miles de veces la masa del agujero negro Sgr A * en el centro de la Vía Láctea.
De acuerdo con las ideas modernas sobre la evolución de las galaxias, un agujero negro puede ganar tal masa absorbiendo materia aproximadamente en la misma cantidad que existe el Universo, lo que era imposible para los cuásares nacidos en los primeros mil millones de años de su vida. Incluso si "comieran" continuamente y absorbieran gas y polvo de manera constante, su crecimiento se retrasaría durante cientos de millones de años, lo cual es posible, pero poco probable.
Los autores del artículo decidieron encontrar la respuesta a esta pregunta, utilizando un patrón simple de la vida de tales objetos. Cuando los agujeros negros "cenan", expulsan chorros al espacio circundante, haces estrechos de materia supercaliente que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. Estos chorros calientan el espacio intergaláctico y lo ionizan, haciéndolo más "transparente" para la luz. En consecuencia, cuanto más transparente es el entorno de la galaxia, más dura el "almuerzo" del agujero negro en su centro.
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Para sorpresa de los astrónomos, los vecindarios de las tres galaxias (CFHQS J2229 + 1457, SDSS J1335 + 3533 y SDSS J0100 + 2802) eran inesperadamente opacos, lo que indica que los agujeros negros en sus centros habían estado absorbiendo materia activamente durante no más de 100 mil años. Estos "apetitos" tan elevados de los agujeros negros no encajan en ningún marco teórico, y su descubrimiento, como señalan los científicos, habla a favor de teorías alternativas sobre la formación y el crecimiento de los cuásares.
“Nos gustaría encontrar otros objetos similares. Su descubrimiento fue un gran éxito para nosotros, y el descubrimiento de otros agujeros negros en el universo temprano indicará que muchos cuásares pueden ser mucho más jóvenes de lo que pensábamos”, concluye Christina Eilers, colega universitaria de Hennawi.
