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Un agujero negro recién descubierto está rompiendo récords y revelando cosas nuevas sobre cómo se formaron dichos objetos.

Dos telescopios espaciales se emparejaron para examinar un gigante agujero negro que tiene una masa aproximadamente igual a la galaxia que lo alberga. Es un comienzo temprano: la galaxia existió sólo 470 millones de años después de la Big Bang que formó nuestro universo hace unos 13.800 millones de años. La existencia de este agujero negro es, por tanto, una gran pista sobre cómo se forman los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias.

Los agujeros negros son objetos muy densos con intensidades tan intensas. gravedad que ni siquiera la luz puede escapar si se acerca demasiado. El nuevo agujero negro bate un récord: el más distante observado hasta ahora en rayos X. Como tal, las observaciones de NASA‘s Telescopio espacial James Webb (Webb o JWST) y la agencia Observatorio de rayos X Chandra capturar el agujero negro en una etapa de su crecimiento nunca antes vista.

El JWST detectó por primera vez la débil luz de la galaxia primitiva, llamada UHZ1. La masa de la galaxia es aproximadamente 140 millones de veces la masa del sol. JWST vio la galaxia debido a lentes gravitacionalescuando la gravedad de un enorme cúmulo de galaxias en primer plano, Abell 2744, amplificó la luz de UHZ1.

Cuando Chandra siguió el UHZ1 y lo observó durante dos semanas, detectó potentes rayos X provenientes de un disco de gas que giraba en el campo gravitacional de una agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia distante.

«Necesitábamos a Webb para encontrar esta galaxia notablemente distante y a Chandra para encontrar su agujero negro supermasivo», dijo en un comunicado Ákos Bogdán, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica. declaración Lunes (6 de noviembre). Bogdán es el autor principal de un artículo en Naturaleza Astronomía que describe las observaciones de rayos X y la firma del agujero negro, basándose principalmente en Chandra pero también incluye datos de Webb.

A juzgar por el brillo y la intensidad de los rayos X, que están relacionados con la fuerza de la gravedad del agujero negro, el agujero negro tiene una masa del orden de decenas de millones a cientos de millones de masas solares, equivalente a la masa de su galaxia anfitriona.

Sin embargo, UHZ1 sigue siendo bastante pequeña para una galaxia. Modelos de formación de galaxias describen cómo comienzan siendo pequeñas y luego crecen a través de fusiones, ya sea con otras galaxias o con gigantescas nubes de gas intergalácticas. Lo que no se entiende muy bien es cómo se forman sus agujeros negros supermasivos.

Hay dos teorías candidatas para explicar su formación. Una es que se formaron mediante fusiones rápidas de agujeros negros de masa estelar producidas por estrellas explotando. La otra posibilidad es que los agujeros negros supermasivos se formaran directamente a partir del colapso de una nube de gas que tenía una masa entre 10.000 y 100.000 veces la de el sol.

La nueva investigación sugiere que el agujero negro recién descubierto nació grande, con una masa estimada de aproximadamente 10 millones y 100 millones de soles al calcular el brillo y la energía de los rayos X.

«Existen límites físicos sobre la rapidez con la que los agujeros negros pueden crecer una vez que se han formado, pero los que nacen con mayor masa tienen ventaja. Es como plantar un retoño, que tarda menos en crecer hasta convertirse en un árbol de tamaño completo que si se empezaba sólo con una semilla», dijo Andy Goulding de la Universidad de Princeton. Goulding es el autor principal de un artículo del 22 de septiembre en Las cartas del diario astrofísico que informa la distancia y la masa de la galaxia, y coautor del nuevo artículo de Nature Astronomy.

El brillo y la energía de los rayos X están en el ámbito predicho en los cálculos del astrofísico teórico Priyamvada Natarajan de la Universidad de Yale, que conducen a la creación de «agujeros negros de gran tamaño» que se forman directamente a partir del colapso de una nube de gas.

«Creemos que esta es la primera detección de un agujero negro de gran tamaño, y la mejor evidencia obtenida hasta ahora de que algunos agujeros negros se forman a partir de nubes masivas de gas», dijo Natarajan en el mismo comunicado. «Por primera vez, estamos viendo una breve etapa en la que un agujero negro supermasivo pesa aproximadamente tanto como el estrellas en su galaxia, antes de que se quede atrás».

En la mayoría de las galaxias modernas, el agujero negro supermasivo representa sólo una décima parte de la masa de su galaxia anfitriona. La masa del agujero negro también está correlacionada con la masa estelar de una galaxia espiralEl abultamiento central, o la masa total de un galaxia elíptica. Al presenciar un agujero negro activo en esta etapa de crecimiento, las observaciones podrían arrojar luz sobre cómo se produce esta correlación. De cualquier manera, UHZ1 ciertamente tiene mucho por hacer para superar el crecimiento de su agujero negro.

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