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WASHINGTON: En el corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se esconde un agujero negro supermasivo de aproximadamente cuatro millones de veces la masa del Sol, llamado Sagitario A*. De hecho, estos objetos, que aumentan de masa con el tiempo al comer material que se acerca demasiado, residen en el centro de la mayoría de las galaxias.
Pero desde que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA entró en funcionamiento en 2022, los astrónomos se sorprendieron al encontrar agujeros negros supermasivos habitando el universo primitivo, antes de lo que habían creído posible considerando el tiempo necesario para reunir una masa tan grande. Nuevas observaciones de uno de esos agujeros negros primordiales ofrecen una idea de cómo pudo haber ocurrido esto: a través de episodios de crecimiento sobrealimentado.
Los agujeros negros son objetos extremadamente densos con una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Con su inmensa atracción gravitacional, crecen en masa al aspirar materiales como gas, polvo y estrellas que tienen la mala suerte de extraviarse cerca.
«La existencia de agujeros negros supermasivos en el universo temprano desafía nuestros modelos actuales de formación y crecimiento de agujeros negros», dijo el astrónomo Hyewon Suh del Observatorio Internacional Gemini en Hawái y NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., autor principal del estudio publicado en el revista Astronomía de la naturaleza.
Las nuevas observaciones de Webb involucran un agujero negro supermasivo llamado LID-568 que existía cuando el cosmos tenía alrededor del 11 por ciento de su edad actual, aproximadamente 1.500 millones de años después del Big Bang hace 13.800 millones de años que inició el universo. LID-568 tiene una masa aproximadamente 10 millones de veces mayor que la del Sol, es decir, 2,5 veces la de Sagitario A*. Los investigadores aún no han determinado la masa de su galaxia de origen.
Se observó que LID-568 ganaba masa a un ritmo más rápido de lo que antes se creía posible. Webb demostró que, basándose en su producción energética observada, LID-568 parecía estar consumiendo material entrante (conocido como acreción) a más de 40 veces el máximo hipotético, llamado límite de Eddington, para dicha actividad.
«El límite de Eddington es un límite teórico para la producción máxima de energía que el agujero negro puede producir a través del proceso de acreción. Este límite teórico supone que la fuerza hacia afuera de la radiación producida durante el proceso de acreción equilibra la gravedad del material que cae», dijo el astrónomo. y la coautora del estudio Julia Scharwächter del Observatorio Gemini y NOIRLab.
Se cree que estos agujeros negros primordiales se originaron de dos maneras: después de la muerte explosiva de la primera generación de estrellas del universo o mediante el colapso de grandes nubes de gas presentes en el universo primitivo.
«El descubrimiento de LID-568 sugiere que una parte significativa del crecimiento masivo puede ocurrir durante un solo episodio de rápida acreción. Esto podría ayudar a explicar cómo los agujeros negros supermasivos se formaron tan temprano en el universo, independientemente de cómo se originaron», dijo Suh.
«Hasta ahora, nos faltaba confirmación observacional de cómo estos agujeros negros pudieron crecer tan rápidamente en el universo temprano», añadió Suh.
Un signo clave de un agujero negro supermasivo en crecimiento es la emisión de rayos X, radiación electromagnética de alta energía con longitudes de onda muy cortas. El material que gira alrededor de un agujero negro supermasivo antes de ser consumido se sobrecalienta y brilla intensamente en longitudes de onda de rayos X. Los investigadores detectaron por primera vez a LID-568 utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y luego lo estudiaron más de cerca utilizando las capacidades de observación infrarroja de Webb.
Las observaciones de Webb sugieren la existencia de algún tipo de mecanismo a través del cual un agujero negro puede devorar material a un ritmo más rápido de lo que antes se creía posible.
«LID-568 es notable debido a su extrema tasa de crecimiento y al hecho de que existe en una etapa tan temprana del universo», dijo Suh. «Aún no sabemos cómo LID-568 puede exceder el límite de Eddington. Para investigar más a fondo, necesitamos más datos, por lo que planeamos realizar observaciones de seguimiento con Webb».
