Mirar hacia atrás en los primeros años del Universo requiere que los científicos hagan muchas suposiciones. Pero a veces obtenemos mejores instrumentos que luego nos permiten confirmar o reemplazar esos supuestos.
Eso sucedió recientemente cuando llegamos a nuestro estudio de J0529, un agujero negro supermasivo que actualmente es el cuásar más brillante conocido en el Universo.
Un nuevo artículo de un equipo masivo de investigadores utilizó el instrumento GRAVITY+ en el interferómetro del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) para mapear la región de línea ancha (BLR) de este objeto único y, por lo tanto, calculó una masa nueva y actualizada que es 10 veces más pequeña que las estimaciones anteriores.
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Para ponerlo en perspectiva, esa masa sigue siendo 800 millones de veces la masa de nuestro Sol. Pero ¿a qué se debe esta enorme discrepancia entre la estimación original de 10 mil millones de masas solares y la nueva?
Una tecnología mejor, en este caso el interferómetro del VLT, refutó una suposición común que había hecho el equipo de investigación original que encontró J0529, y que tiene mayores implicaciones para nuestra comprensión de los tamaños de los agujeros negros, especialmente en las primeras etapas del Universo.
Anteriormente, una forma estándar de calcular la masa de un agujero negro era aproximarla tomando el cuadrado de la velocidad orbital del disco de acreción que rodea al agujero negro y multiplicándolo por la distancia al agujero negro.
Cuando se descubrió J0529 en 2024, los investigadores conocían la distancia: unos 12,5 mil millones de años luz, cuando el Universo mismo tenía solo 1,5 mil millones de años. Y pensaron que podían medir la velocidad orbital del disco de acreción midiendo el ancho de sus líneas de emisión.
Las líneas de emisión son la señal espectral procedente de la luz emitida por el gas y el polvo sobrecalentados en el disco de acreción.
El cálculo estándar de su velocidad orbital se basa en la suposición fundamental de que cuanto más “ancha” es la línea de emisión, más rápido orbita el gas. Sería amplio porque reflejaría material que se mueve tanto hacia nosotros (desplazado al azul) como alejándose de nosotros (desplazado al rojo).
Cuanto más rápido se mueve, más se desplazan las líneas, de ahí un perfil “más amplio” en los datos. Dado que J0529 tenía una línea de emisión extremadamente ancha, se supuso que el gas debía moverse rápidamente y, por tanto, el agujero negro supermasivo en su centro debía ser extraordinariamente grande para que el gas se moviera tan rápido.
Utilizando el instrumento GRAVITY+, que actúa como interferómetro y aumenta significativamente el poder de observación del VLT al combinar la luz de los cuatro telescopios de 8 metros en uno solo “virtual”, los investigadores pudieron ver directamente la Región de Línea Amplia (BLR) alrededor de J0529, el área de nubes que orbitan alrededor del agujero negro supermasivo.
En esa imagen, vieron un enorme chorro de gas que se alejaba del agujero negro a 10.000 km/s. Esto puede parecer contradictorio, ya que comúnmente se piensa que los agujeros negros absorben todo lo que los rodea y nada se escapa.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>Sin embargo, su atracción gravitacional puede causar perturbaciones masivas en el material del disco de acreción, de modo que, antes de que el material pueda entrar en el horizonte de sucesos del agujero negro, es expulsado a velocidades asombrosas.
Y dado que la velocidad a la que el disco de acreción orbita alrededor del agujero negro es un componente principal en el cálculo de su masa, dichos chorros también pueden sesgar las mediciones de las masas del agujero negro anfitrión.
Eso es exactamente lo que ocurrió en el caso de J0529. El chorro de 10.000 km/s amplió enormemente las líneas espectrales que los investigadores originales estaban observando, y asumieron que las líneas extremadamente anchas provenientes de J0529 estaban siendo causadas por velocidades orbitales extremas en lugar de flujos de salida que no tienen relación con la masa del agujero negro.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>Una vez que se observaron espacialmente los flujos de salida, los investigadores pudieron restar su valor de las líneas espectrales y recalcular la masa de J0529, lo que resultó en una masa de sólo alrededor del 10% de la estimación original. Pero, de nuevo, para ponerlo en perspectiva, J0529 sigue siendo 800 millones de veces el tamaño de nuestro Sol.
El estudio también aporta evidencia adicional a algunos problemas espinosos de la astrofísica, como cómo los agujeros negros supermasivos pueden crecer hasta miles de millones de veces el tamaño del Sol sólo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.
Los brillantes chorros de J0529 están siendo alimentados por un proceso llamado Super-Acreción de Eddington, donde un objeto excede su “Límite de Eddington”, el brillo máximo con el que un objeto puede brillar dada su masa que no eliminará el material que lo está causando crecer.
Un agujero negro puede crecer más allá de su límite de Eddington durante un período de tiempo, pero al hacerlo sacrificará parte de su tamaño total a largo plazo, ya que el material que de otro modo contribuiría a su masa sería arrastrado por la presión de su propia luz.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>Los mismos chorros que son expulsados de esta manera pueden tener un impacto importante en la formación de galaxias, ya que pueden detener la formación de estrellas en su camino y dispersar el material a otras galaxias fuera de la que creó el chorro.
A medida que tengamos telescopios más potentes, podremos obtener una imagen aún más cercana de lo que sucede en estas galaxias lejanas.
Y es de esperar que esas imágenes nos permitan comprobar nuestras suposiciones sobre lo que sabemos sobre el Universo, pero también nos proporcionen nuevos conocimientos sobre lo que podríamos descubrir allí.
Ésa es parte de la razón por la cual el ciclo de progreso tecnológico que permite el descubrimiento científico es tan poderoso.
Este artículo fue publicado originalmente por Universe Today. Lea el artículo original.