A agujero negro El asteroide descubierto en el amanecer cósmico es demasiado grande para explicarlo fácilmente. Se encuentra en el centro de una galaxia llamada J1120+0641 y tiene una masa que supera con creces los mil millones de soles.
Más grande agujeros negros existen a nuestro alrededor hoy. El problema es el cuando de la existencia de J1120+0641. Menos de 770 millones de años después de la Big Banges difícil entender cómo el agujero negro tuvo tiempo de ganar tanta masa.
Conocemos la galaxia y su saturado agujero negro desde hace más de una década, y los científicos tenían ideas sobre cómo surgió. Ahora, las observaciones utilizando el JWST Han descartado una de esas nociones. Según todas las medidas tomadas, J1120+0641 parece “sorprendentemente normal”, lo que deja abiertas explicaciones más exóticas para el aumento de peso del agujero negro.
El descubrimiento de J1120+0641 fue anunciado en 2011y durante unos años siguió siendo la galaxia cuásar más distante conocida. En realidad, fueron unos buenos años. Hasta donde sabíamos, J1120+0641 era un caso atípico, y todavía se estaba considerando una posible explicación de su tamaño.
Las galaxias cuásares son galaxias que tienen un agujero negro supermasivo central que se alimenta a un ritmo vertiginoso. Están rodeadas por una enorme nube de gas y polvo, que absorben tan rápido como pueden. La fricción y la gravedad alrededor del agujero negro calientan el material, lo que hace que brille intensamente.
Pero la velocidad a la que puede alimentarse un agujero negro no es ilimitada. La tasa máxima estable está determinada por su límite de eddingtonmás allá del cual el material calentado brilla tan intensamente que La presión de la radiación excedería la atracción gravitacional.alejando el material y sin dejar nada de qué alimentarse el agujero negro.
Ahora, los agujeros negros pueden entrar brevemente en la acreción de súper Eddington, donde superan este límite y devoran tanto material como pueden antes de que entre en acción la presión de la radiación. Esta es una de las posibles explicaciones para el agujero negro en el centro de J1120+. 0641 y, como los encontramos en mayor número, otros grandes agujeros negros Acechando al principio del Universo.
Para buscar signos de acreción de Super-Eddington, los astrónomos necesitaban datos de resolución suficiente para realizar un análisis detallado de la luz de la galaxia, buscando firmas asociadas con procesos extremos. Y para ello, necesitábamos JWST, el telescopio espacial más potente jamás construido, optimizado para observar esos lejanos confines del espacio y el tiempo.
JWST observó la galaxia a principios de 2023, y un equipo dirigido por la astrónoma Sarah Bosman del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania separó la luz que recogió para catalogar las propiedades del material alrededor del agujero negro: un enorme toro de polvo en la superficie. afueras, y un disco brillante girando y alimentándose del agujero negro.
Este análisis revela que el agujero negro en realidad se está alimentando con bastante normalidad: no hay nada en su acreción que parezca significativamente diferente de otras galaxias quásares más recientes.
Una posible explicación para estos agujeros negros gigantes es que el exceso de polvo estaba llevando a los astrónomos a sobreestimar sus masas. Y, sin embargo, tampoco hay señales de polvo adicional.
Eso significa que J1120+0641 es lo que parece: una galaxia cuásar bastante normal, con un agujero negro que no está devorando material a un ritmo altísimo. El agujero negro, y la forma en que se alimenta, ya eran relativamente maduros cuando lo observamos, unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.
“En general, las nuevas observaciones sólo aumentan el misterio: los primeros cuásares eran sorprendentemente normales”. Bosman dice. “No importa en qué longitudes de onda los observemos, los quásares son casi idénticos en todas las épocas del Universo”.
Esto significa que la acreción de Super-Eddington no es la solución al crecimiento de agujeros negros desconcertantemente masivos en los albores de los tiempos.
La otra explicación principal es que, para empezar, los agujeros negros se formaron a partir de “semillas” bastante grandes. En lugar de un proceso lento y gradual a partir de algo del tamaño de una estrella, esta teoría propone que los agujeros negros se formaron a partir del colapso de acumulaciones de materia o incluso de estrellas extremadamente enormes de hasta cientos de miles de veces la masa del Sol, dando su crecimiento una ventaja.
A medida que encontramos más y más de estos gigantes acechando en la niebla al comienzo del Universo, esta noción parece menos extraña y más como la mejor explicación posible que tenemos para esta misteriosa época en la historia de nuestro Universo.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza Astronomía.