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Los agujeros negros fueron comunes en el universo primitivo

16 Junio.- Un astrofísico de la Universidad de Rutgers es parte de un equipo de científicos que ha presentado la evidencia de que los agujeros negros eran comunes en el universo primitivo. El descubrimiento, realizado mediante el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA, muestra que estos jóvenes agujeros negros crecieron de forma más agresiva de lo que pensaban los científicos, con el crecimiento de sus galaxias de origen.

Foto de Chandra y Hubble del cielo
Esta imagen compuesta de el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble (HST) combina la más profunda vista óptica de rayos X y de infrarrojos del cielo. Con el uso de estas imágenes, los astrónomos han obtenido la primera evidencia directa de que los agujeros negros eran comunes en los inicios del universo y muestra que los agujeros negros muy jóvenes eran más agresivos de lo que se pensaba.
Chandra escaneó una zona del cielo durante más de seis semanas y los astrónomos obtuvieron lo que se conoce como "Presentación Profunda de Chandra Sur" (CDFS). Cuando se combinó con imágenes ópticas e infrarrojas muy profundas del Telescopio Espacial Hubble, los nuevos datos de Chandra permitieron a los astrónomos buscar agujeros negros en 200 galaxias lejanas de cuando el universo tenía entre alrededor de 800 millones a 950 millones de años.

"Hasta ahora, no teníamos idea de lo que los agujeros negros estaban haciendo en estas primeras galaxias, o si es que existían", dijo Ezequiel Treister de la Universidad de Hawai, autor principal del estudio publicado en la edición 16 de junio de la revista Naturaleza. "Ahora sabemos que están ahí, y están creciendo frenéticamente".

El crecimiento de gran tamaño significa que el agujero negro en el CDFS son versiones menos extremas que los cuásares - muy luminosos, objetos raros alimentados por material que cae en un agujero negro supermasivo. Sin embargo, las fuentes en el CDFS son alrededor de un centenar de veces más débiles y los agujeros negros son alrededor de mil veces menos masivos que estos quásares.
Ilustración de un agujero negro en el universo primitivo
Se trata de una impresión artística de un creciente agujero negro supermasivo situado en el Universo primitivo, que muestra un disco de gas girando en torno al objeto central que genera grandes cantidades de radiación. Este gas está destinado a ser consumida por el agujero negro. La masa del agujero negro es menos de una centésima de la masa que tendrá cuando el universo llegue a su edad actual de alrededor de 13.7 mil millones de años.
En las observaciones se encontró que entre el 30 y 100 por ciento de las galaxias lejanas contienen un agujero negro supermasivo. Hay por lo menos 30 millones de agujeros negro supermasivos en el universo primitivo. Este es un factor de 10.000 mayor que el número estimado de los quásares en los inicios del universo.

"Parece que hemos encontrado a toda una población nueva de los agujeros negro bebé", dijo el coautor Kevin Schawinski de la Universidad de Yale. "Creemos que estos bebés crecerán en un factor de alrededor de cien o mil, llegando a ser como los agujeros negro gigante que vemos hoy casi 14 mil millones de años después."

Se había previsto una población de jóvenes agujeros negros en el universo primitivo, pero no se había observado todavía. Cálculos detallados muestran que la cantidad total del
crecimiento de los agujeros negros observados es unas cien veces mayor que las estimaciones recientes.

Debido a que estos agujeros negrso están casi todos envueltos en densas nubes de gas y polvo, los telescopios ópticos con frecuencia no los pueden detectar. Sin embargo, las altas energías de luz de rayos X pueden penetrar en la "neblina", permitiendo ver el agujero negro en el interior y estudiarlo.

Físicos que estudian los agujeros negros quieren saber más acerca de cómo los primeros agujeros negros supermasivos se formaron y cómo crecieron. Aunque hay evidencias de un crecimiento paralelo de un agujero negro y las galaxias a distancias más cercanas, los nuevos resultados de Chandra muestran que esta conexión se inicia antes de lo previsto, tal vez desde el origen de ambos.

"La mayoría de los astrónomos piensan en el universo actual, los agujeros negros y las galaxias son de alguna manera simbióticos en la forma de crecer", dijo Priya Natarajan, co-autor de la Universidad de Yale. "Hemos demostrado que esta relación de codependencia ha existido desde tiempos muy antiguos."

Vea una animación de un agujero negro oculto:
Se ha sugerido que los primeros agujeros negros podrían desempeñar un papel importante en la limpieza de la "niebla" cósmica, neutral o sin carga, el hidrógeno que llenó el universo primitivo, cuando la temperatura se enfrió después del Big Bang. Sin embargo, el estudio de Chandra muestra que la capa de polvo y gas detuvo la radiación ultravioleta generada por los agujeros negros para poder viajar al exterior y realizar esta "re-ionización". Por lo tanto, las estrellas y el que no crecieran los agujeros negros, provocó la limpieza de esta niebla cósmica en los principios.

Chandra es capaz de detectar objetos extremadamente débiles a grandes distancias, pero estos agujeros negros están tan oscurecidos que los fotones son relativamente pocos los que pueden escapar y por lo tanto no podían ser detectados individualmente. En cambio, el equipo utilizó una técnica que se basaba en la capacidad de Chandra para determinar con exactitud la dirección de los rayos-X llegando a sumar todos las direcciones de rayos-X cerca de las posiciones de las galaxias lejanas y encontrar una señal estadísticamente significativa.



Un video del observatorio Chandra
Los agujeros negros en etapas tempranas del universo eran muy activos.
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