Un descubrimiento en el Universo temprano supone un problema para el crecimiento de los agujeros negros
12/5/2017 de Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) / The Astrophysical Journal
Esquema del proceso básico de observación de cuásares: la luz de un cuásar (derecha) es absorbida por gas. La absorción es mucho menor en la zona de proximidad del cuásar, mostrada en verde para un cuásar más viejo, en amarillo para un cuásar más joven. La extensión de la zona de proximidad puede ser leía en el espectro (abajo). El propio cuásar es un agujero negro central, rodeado por un disco de materia que gira, posiblemente emitiendo partículas en dos chorros muy focalizados (recuadro superior). Crédito: A. C. Eilers & J. Neidel, MPIA.
Los cuásares son objetos luminosos con agujeros negros supermasivos en sus centros, visibles a distancias cósmicas enormes. La materia que cae incrementa la masa del agujero negro y es también responsable del brillo del cuásar. Ahora un equipo de astrónomos, dirigido por Christina Eilers, ha descubierto cuásares extremadamente jóvenes con una propiedad sorprendente: estos cuásares tienen la masa de cerca de un millón de soles, pero han estado acumulando materia durante menos de 100 000 años. El saber convencional dice que los cuásares con esta masa habrían necesitado tragar material durante un tiempo mil veces mayor, lo que supone un problema cósmico.
En el corazón de cada galaxia masiva se esconde un agujero negro supermasivo. Cómo se formaron estos agujeros negros y cómo han crecido hasta alcanzar millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol es una cuestión todavía abierta. Al menos algunas fases de este vigoroso crecimiento son muy visibles para los observadores astronómicos: siempre que hay cantidades sustanciales de gas precipitándose al agujero negro, la materia en el vecindario directo del agujero negro emite grandes cantidades de luz. El agujero negro se transforma de manera intermitente en un cuásar, uno de los objetos más luminosos del Universo.
Ahora investigadores del MPIA han descubierto tres cuásares que contradicen la idea convencional del crecimiento de los agujeros negros. Estos cásares son extremadamente masivos pero no deberían de haber tenido tiempo suficiente para acumular toda esa masa. Su luz tardó casi 13 mil millones de años en llegar a la Tierra. En consecuencia, las observaciones muestran esos cuásares no como son hoy en día sino tal como eran hace 13 mil millones de años, menos de mil millones de años después del Big Bang. Para adquirir tanta masa las teorías actuales predicen que habrían tenido que tragar materia y brillar como cuásares durante al menos cien millones de años. Pero estos tres cuásares han permanecido activos durante mucho menos tiempo, menos de 100 000 años.
«Es un resultado sorprendente», explica Eilers. «No entendemos cómo estos cuásares tan jóvenes pueden haber creado los agujeros negros supermasivos que les alimentan en tan poco tiempo». El profesor Joseph Hennawi añade: «Ninguno de los modelos teóricos actuales puede explicar la existencia de estos objetos». «El descubrimiento de estos objetos jóvenes desafía a las teorías existentes de formación de agujeros negros y serán necesarios modelos nuevos para comprender mejor cómo se formaron los agujeros negros y las galaxias».
