Los astrónomos descubren 83 agujeros negros supermasivos en el universo primitivo
Astrónomos de Japón, Taiwán y la Universidad de Princeton han descubierto 83 cuásares alimentados por agujeros negros supermasivos en el universo distante, de una época en que el universo tenía menos del 10% de su edad actual.
Es lógico que estos objetos tan masivos y compactos, pudieran formarse tan pronto después del Big Bang. Comprender cómo los agujeros negros pueden formarse en el universo primitivo, y cuán comunes son, es un desafío para nuestros modelos cosmológicos.
Este descubrimiento, aumenta de forma considerable el número de agujeros negros conocidos en esa época, y revela, por primera vez, cuán comunes son al principio de la historia del universo. Además, proporciona una nueva visión del efecto de los agujeros negros, sobre el estado físico del gas en el universo primitivo en sus primeros mil millones de años.
Los agujeros negros supermasivos, que están situados en los centros de las galaxias, pueden ser millones o incluso miles de millones de veces más masivos que el sol. Aunque prevalecen hoy en día, no está claro cuándo se formaron por primera vez, ni cuántos existían en el lejano universo primitivo.
Un agujero negro supermasivo se hace visible cuando el gas penetra en él, haciendo que brille como un «cuásar». Estudios anteriores han sido sensibles sólo a los cuásares más raros y luminosos, y por lo tanto a los agujeros negros más masivos.
Los nuevos descubrimientos sondean la población de quásares más tenues, alimentados por agujeros negros con masas comparables a las de la mayoría de los agujeros negros que se ven en el universo actual.
El equipo de investigación utilizó datos obtenidos con un instrumento de última generación, «Hyper Suprime-Cam» (HSC), montado en el Telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, que se encuentra en la cima de Maunakea en Hawaii.
HSC tiene un gigantesco campo de visión de 1.77 grados de diámetro, o siete veces el área de la luna llena montada en uno de los telescopios más grandes del mundo. El equipo de HSC está inspeccionando el cielo en el transcurso de 300 noches de tiempo de telescopio, repartidas en cinco años.
El equipo seleccionó a los candidatos de cuásares distantes a partir de los datos sensibles de la encuesta del HSC. Luego se llevó a cabo una intensa campaña de vigilancia y observación, para obtener espectros de esos candidatos, utilizando tres telescopios: el Telescopio Subaru; el Gran Telescopio Canarias en la isla de La Palma en las Islas Canarias, España; y el Telescopio Géminis Sur en Chile.
La encuesta ha revelado 83 cuásares muy distantes desconocidos hasta ahora. Junto con los 17 cuasares ya conocidos en la región de la encuesta, los investigadores encontraron que hay aproximadamente un agujero negro supermasivo por cada giga-año-luz cúbica; en otro orden de cosas, si el universo se dividiera en cubos imaginarios que son mil millones de años-luz en un lado, cada uno de ellos contendría un agujero negro supermasivo.
La muestra de cuásares en este estudio está a unos 13.000 millones de años-luz de la Tierra; en otras palabras, los estamos viendo tal como existían hace 13.000 millones de años.
Como el Big Bang tuvo lugar hace 13.800 millones de años, estamos efectivamente mirando hacia atrás en el tiempo, viendo estos cuásares y agujeros negros supermasivos, ya que aparecieron sólo unos 800 millones de años después de la creación del universo (conocido).
Es ampliamente aceptado por la comunidad científica, que el hidrógeno en el universo fue una vez neutro, pero fue «reionizado» -separado en sus protones y electrones componentes- alrededor de la época en que nació la primera generación de estrellas, galaxias y agujeros negros supermasivos, en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang.
Este es un hito de la historia cósmica, pero los astrónomos aún no saben qué proporcionó la increíble cantidad de energía requerida para causar la reionización. Una hipótesis convincente sugiere que había muchos más cuásares en el universo primitivo que los detectados previamente, y es su radiación integrada la que reionizó el universo.
Sin embargo, el número de cuásares que observamos muestra que este no es el caso, «El número de cuásares vistos es significativamente menor al necesario para explicar la reionización.» La reionización fue ocasionada por otra fuente de poder, muy probablemente muchas galaxias que comenzaron a formarse en el joven universo.
El presente estudio fue posible gracias a la capacidad de encuesta líder en el mundo de Subaru y HSC. Los cuásares que fueron descubiertos, serán un tema de inetrés para futuras observaciones de seguimiento, con instalaciones actuales y futuras. También aprenderemos sobre la formación y evolución temprana de los agujeros negros supermasivos, comparando la densidad numérica medida y la distribución de la luminosidad con las predicciones de los modelos teóricos.
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