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Artículo publicado el 24 de mayo de 2016 en Hubble News

Los astrofísicos han dado un gran paso adelante en la comprensión de cómo se formaron los agujeros negros supermasivos. Usando datos procedentes de Hubble y de otros dos telescopios espaciales, investigadores italianos han encontrado la mejor prueba hasta el momento de las semillas que finalmente hacen crecer a estos gigantes cósmicos.

Durante años, los astrónomos han debatido sobre cómo se formó la primera generación de agujeros negros supermasivos tan rápidamente, relativamente hablando, tras el Big Bang. Ahora, un equipo italiano ha identificado dos objetos del joven Universo que parecen ser el origen de estos agujeros negros supermasivos primigenios. Los dos objetos representan los candidatos a semillas de agujeros negros más prometedores hallados hasta la fecha.

Impresión artística de una semilla de agujero negro supermasivo

Impresión artística de una semilla de agujero negro supermasivo Crédito: NASA/CXC/M. Weiss

El grupo usó modelos por computador y aplicaron un nuevo método de análisis a datos procedentes del Observatorio de Rayos-X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, y el Telescopio Espacial Spitzer de NASA para encontrar e identificar los dos objetos. Los dos candidatos a semilla de agujero negro recientemente descubiertos parecen haberse creado menos de 1000 millones de años tras el Big Bang, y tienen una masa inicial de unas 100 000 veces la del Sol.

“Nuestro descubrimiento, de confirmarse, explicaría cómo nacen estos monstruosos agujeros negros”, comenta Fabio Pacucci, autor principal del estudio, de la Scuola Normale Superiore en Pisa, Italia.

Este nuevo resultado ayuda a explicar por qué vemos agujeros negros supermasivos en un periodo de menos de 1000 millones de años tras el Big Bang.

Existen dos teorías principales sobre la formación de los agujeros negros supermasivos en los inicios del universo. Una supone que las semillas a partir de las que crecen los agujeros negros tienen una masa de entre decenas a centenas de veces la del Sol, como se esperaría del colapso de una estrella masiva. La semilla del agujero negro crece entonces a partir de fusiones con otros pequeños agujeros negros, y atrayendo gas procedentes de sus alrededores. Sin embargo, tienen que crecer a una velocidad inusualmente alta para alcanzar la masa de lo agujeros negros supermasivos ya descubiertos en los primeros 1000 millones de años del universo.

Los nuevos hallazgos apoyan otro escenario donde, al menos algunas semillas de agujeros negros muy masivos con 100 000 veces la masa del Sol, se formaron directamente cuando colapsó una masiva nube de gas. En este caso, el crecimiento de los agujeros negros se inició y procedió con mayor rapidez.

“Existe una gran controversia sobre qué camino toman estos agujeros negros”, dice el coautor Andrea Ferrara también de la Scuola Normale Superiore. “Nuestro trabajo sugiere que estamos convergiendo hacia una respuesta, donde los agujeros negros empiezan con un gran tamaño y crecen a una velocidad normal, en lugar de empezar siendo pequeños y crecer muy rápidamente”.

Andrea Grazian, coautor del Instituto Nacional para Astrofísica de Italia explica: “Es extremadamente difícil encontrar y confirmar la detección de las semillas de agujeros negros. Sin embargo, creemos que nuestra investigación ha descubierto los dos mejores candidatos hasta la fecha”.

Incluso aunque ambas candidatas a semillas de agujeros negros encajan con las predicciones teóricas, se necesitan más observaciones para confirmar su auténtica naturaleza. Para distinguir completamente entre las dos teorías de formación también será necesario encontrar más candidatos.

El equipo planea llevar a cabo observaciones de seguimiento en el rango de los rayos-X y el infrarrojo para comprobar si los dos objetos tienen más de las propiedades esperadas para las semillas de agujeros negros. Futuros observatorios, como el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA  y el European Extremely Large Telescope ciertamente marcarán un antes y un después en este campo, detectando agujeros negros más pequeños a mayores distancias.

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