Los agujeros negros supermasivos intrigan a los astrónomos por su capacidad para crecer rápidamente. Un reciente descubrimiento revela un caso extremo de "devoración" cósmica en el Universo primordial, abriendo nuevas vías de investigación.
Un minúsculo agujero negro ubicado en una galaxia enana roja, aparecido apenas 1,5 mil millones de años después del Big Bang, ha llamado la atención de los investigadores por su apetito desmesurado. Este agujero negro, denominado LID-568, absorbe materia a un ritmo 40 veces superior al límite teórico, conocido como límite de Eddington, lo que plantea interrogantes sobre los procesos de evolución de los agujeros negros en el joven Universo.
Los datos recopilados por el telescopio espacial James Webb (JWST) y el observatorio de rayos X Chandra permitieron este descubrimiento. Hyewon Suh, astrónoma en NOIRLab de la NSF, y su equipo detectaron este agujero negro entre una población de galaxias extremadamente brillantes en rayos X pero invisibles en el espectro óptico y el infrarrojo cercano. Gracias a las capacidades infrarrojas del JWST, estas galaxias pudieron ser estudiadas desde una perspectiva inédita.
LID-568 se destacó por su intensa emisión de rayos X, una característica que indica una actividad extrema en el corazón de la galaxia. Debido a su baja luminosidad en otros espectros, fue necesario utilizar el espectrógrafo de campo integral del JWST para observar cada píxel del campo visual, un enfoque innovador que permitió una detección fiable.
Este método condujo a los investigadores a un descubrimiento adicional: poderosos flujos de gas emanan del centro de LID-568. Estas rápidas y masivas expulsiones de gas sugieren que gran parte del crecimiento de este agujero negro pudo haber ocurrido durante una única fase de intensa acreción.
La capacidad de LID-568 para acrecer más allá del límite de Eddington representa un caso extremo, pero instructivo. Este límite establece, teóricamente, un umbral donde la presión de la radiación equilibra la gravedad del agujero negro, impidiendo así una acreción infinita. Sin embargo, LID-568 excede este límite, lo que ilustra que podría existir un mecanismo de "super-acreción" en el Universo.
Galaxia enana que alberga un agujero negro en hipercrecimiento en el corazón del Universo primordial, observada por el JWST y Chandra.
Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani
Los investigadores consideran que estos potentes flujos de gas podrían actuar como una "válvula" que libere el exceso de energía generado por esta acreción extrema, permitiendo al agujero negro mantenerse estable a pesar de este inusual ritmo de absorción.
Estos resultados aportan nuevos elementos sobre la formación de agujeros negros supermasivos, de los que se piensa que surgieron de "semillas" más pequeñas, provenientes de las primeras estrellas o del colapso directo de nubes de gas. La existencia de una acreción tan rápida cuestiona algunos modelos y plantea preguntas sobre la evolución de los primeros agujeros negros en el Universo.
Se prevén más observaciones con el JWST para explorar más a fondo los mecanismos de crecimiento de los agujeros negros en el temprano Universo, y quizás comprender mejor cómo estos objetos masivos se formaron tan temprano en el tiempo cósmico.
Fuente: Nature Astronomy