Muchas teorías populares dicen que los primeros agujeros negros se hicieron un festín con las nubes de gas y polvo en el universo primitivo, creciendo para convertirse en los agujeros supermasivos que se esconden en el centro de las galaxias en la actualidad. Sin embargo, los nuevos resultados de los investigadores Marcelo Álvarez y Tom Abel del Instituto Kavli y John Wise del Centro Espacial Goddard, apuntan a un rol más complejo.
Los científicos crearon las simulaciones computacionales más detalladas a la fecha de los primeros agujeros negros en el universo que se formaron por el colapso de estrellas. Las simulaciones comenzaron con datos tomados de observaciones de la radiación de fondo de microondas. Los investigadores luego aplicaron las leyes básicas que gobiernan la interacción de la materia, permitiendo al universo primitivo en su simulación evolucionar como suponen que ocurrió en la realidad.
En su simulación, las nubes de gas dejadas por el Big bang se agruparon lentamente bajo la fuerza de gravedad y finalmente formaron las primeras estrellas. Estas masivas estrellas brillaron poco tiempo y su poderosa luz estelar alejó a las nubes de gas. En la simulación, una de las estrellas colapsó finalmente en un agujero negro, que al no disponer de gas en su entorno estaba realmente "hambriento".
Se han observado cuásares, fuentes de poderosa radiación, en el universo temprano, alimentados por agujeros negros mil millones de veces más masivos que nuestro Sol. "Debemos explicar cómo pudieron crecer estos gigantes tanto en tan poco tiempo. Su origen está entre las preguntas fundamentales sin respuesta en astrofísica", señaló Álvarez.
Una explicación para la existencia de agujeros negros supermasivos en el universo primitivo postula que los primeros fueron "semillas", que crecieron al atraer materia gravitacionalmente. Pero en su simulación, los investigadores encontraron que ese crecimiento era insignificante. Sus agujeros negros crecían a menos de uno por ciento de su masa original en el curso de 100 millones de años.
Aunque las simulaciones no descartan esa hipótesis, hacen menos probable que los agujeros negros originales hayan crecido para convertirse directamente en los agujeros negros monstruosos, que se sabe que existieron menos de mil millones de años después, apunta Álvarez.
Una teoría alternativa
Aunque las primeras estrellas alejaron a las nubes de gas cercanas, algún material permaneció en la cercanía y fue atraído por los primeros agujeros negros. Esa atracción que sufría la materia la aceleraba y liberaba suficiente radiación de rayos-X como para calentar el gas. El calor adicional de los rayos-X causaba que el gas se expandiera y también impedía que el gas cercano colapsara para formar estrellas durante decenas o incluso centenares de millones de años. Como resultado, los investigadores hipotetizan, se habrían creado nubes de gas inusualmente grandes sin crear estrellas. Esas grandes nubes finalmente habrían colapsado para formar un agujero negro supermasivo.
Por un lado, los rayos-X expandían el gas y lo alejaban del agujero negro, pero a la vez, la misma radiación liberó el camino para la formación de agujeros negros gigantes al suprimir la formación estelar en las nubes de gas, explicó Álvarez. "Sin embargo, queda mucho trabajo por hacer para probar si esta idea se podrá expandir; es sólo la cima del iceberg en términos de simulaciones realísticas de agujeros negros en el universo temprano", añadió.
Wise acotó que "este trabajo probablemente haga que las personas vuelvan a pensar en cómo afectó la radiación de estos agujeros negros a su entorno. Los agujeros negros no son sólo pedazos de materia muerta, afectan a otras partes de la galaxia".
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