Una nueva hipótesis explica el origen de hoyos negros supermasivos

La aparición de agujeros negros supermasivos en los inicios de nuestro universo (hace ya 13.800 millones de años del Big Bang) podría haberse debido a la presencia de galaxias cercanas, cuyo colapso habría dado lugar al crecimiento rápido de los hoyos en cuestión.

Convencionalmente, se ha entendido a los agujeros negros supermasivos como anomalías que se forman durante miles de millones de años, pero más de dos docenas de estos han sido avistados en un lapso de 800 millones de años.

El nuevo estudio de la Universidad de la Ciudad de Dublín, la Universidad de Columbia, Georgia Tech y la Universidad de Helsinki, publicado en la revista Nature Astronomy, sugiere que estos viejos agujeros, alrededor de mil millones de veces más pesados que el Sol, se habrían formado más rápido de lo pensado hasta ahora.

En simulaciones de computadora, se probó que un hoyo negro puede crecer rápidamente en el centro de su galaxia (solo un agujero puede explicar cómo se comporta la masa al centro de las galaxias observadas por el hombre, por lo que se cree que todas albergan un hoyo negro supermasivo en su corazón) si una galaxia cercana emite suficiente radiación para desactivar su capacidad de formar estrellas.

Así, la galaxia anfitriona crece hasta su eventual colapso, formando un agujero negro, proceso que tarda unos 100.000 años (“un destello en el tiempo cósmico", dice el coautor del estudio Zoltan Haiman, profesor de astronomía en la Universidad de Columbia).

Entonces, el hoyo se alimenta del gas restante de la galaxia colapsada, y más tarde, del polvo, de las estrellas moribundas y posiblemente de otros agujeros negros: "Unos cientos de millones de años más tarde, [el hoyo] ha crecido hasta convertirse en un agujero negro supermasivo", señala Haiman.

Las estrellas y galaxias se formaron a medida que el hidrógeno molecular producto del Big Bang se fue enfriando y desinflando el plasma primordial de hidrógeno y helio. Este ambiente habría impedido a los agujeros negros crecer a escala supermasiva, en la medida en que el hidrógeno molecular se convirtió en gas y componente de las estrellas, alejándose lo suficiente de la atracción gravitacional de los agujeros negros.

Pero los astrónomos han descubierto varias maneras en que los hoyos 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 causar que el agujero negro naciente y su galaxia de acogida colapsen en lugar de generar nuevos grupos de estrellas.

Un estudio posterior calculó que la galaxia cercana tendría que ser al menos 100 millones de veces más masiva que nuestro sol para ello.

El estudio actual, dirigido por John Regan, investigador postdoctoral en la Universidad de Dublín de Irlanda, halló que la galaxia vecina podría ser más pequeña y más cercana de lo que se había estimado anteriormente, usando simulaciones para medir cómo la radiación de una galaxia influyó en la formación de agujeros negros en la otra.

Los investigadores esperan poner a prueba su teoría cuando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, el sucesor de Hubble, entre en línea el próximo año y retransmita imágenes.

Hans Huerto

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