Encuentran semillas de los primeros agujeros negros supermasivos

"Nuestro descubrimiento, si se confirma, explica cómo nacieron estos monstruosos agujeros negros", dijo Fabio Pacucci, de la Escuela Normal Superior (SNS) en Pisa, Italia, que dirigió el estudio. "Hemos encontrado pruebas de que las semillas de los agujeros negros supermasivos pueden formarse directamente por el colapso de una nube gigante de gas, saltándose pasos intermedios."

Investigadores combinaron los datos de los observatorio de rayos-X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer para identificar estas posibles semillas de agujero negro. Discuten sus hallazgos en un artículo que aparecerá en un próximo número de la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Los científicos creen que un agujero negro supermasivo se encuentra en el centro de casi todas las grandes galaxias, incluyendo nuestra propia Vía Láctea. Ellos han encontrado que algunos de estos agujeros negros supermasivos, que contienen millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol, se formaron menos de mil millones de años después del inicio del universo en el Big Bang.

Una teoría sugiere que las semillas de los agujeros negros se construyeron a partir del gas de su entorno y por las fusiones de agujeros negros más pequeños, un proceso que debe llevar mucho más tiempo que el encontrado para estos agujeros negros que se forman rápidamente, informa la NASA.

Estos nuevos hallazgos sugieren en cambio que algunos de los primeros agujeros negros se formaron directamente cuando una nube de gas colapsó, sin pasar por ningún otra fases intermedia, como la formación y la posterior destrucción de una estrella masiva.

"Hay una gran cantidad de controversia sobre qué camino toman estos agujeros negros", dijo el co-autor Andrea Ferrara, también del SNS. "Nuestro trabajo sugiere que vamos acotando una respuesta, donde los agujeros negros comienzan grandes y crecen a tasa normal, en lugar de comenzar pequeños y crecer a un ritmo muy rápido."

Los investigadores utilizaron modelos informáticos de las semillas de los agujeros negros combinados con un nuevo método para seleccionar candidatos para estos objetos a partir de imágenes de larga exposición de Chandra, Hubble y Spitzer.

El equipo encontró dos candidatos fuertes para ser semillas de los agujeros negros. Ambos se correspondían con el perfil teórico de los datos infrarrojos, además de ser objetos muy rojos, y que también emiten rayos X detectados con Chandra. Las estimaciones de la distancia sugieren que pueden haber sido formado cuando el universo tenía menos de mil millones de años.

"Las semillas agujero negro son extremadamente difíciles de encontrar y confirmar su detección es muy difícil", dijo Andrea Grazian, un co-autor del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia. "Sin embargo, creemos que nuestra investigación ha descubierto los dos mejores candidatos hasta la fecha."

El equipo planea obtener nuevas observaciones en rayos X y rayos infrarrojos para comprobar si estos objetos tienen más de las propiedades esperadas para las semillas de los agujeros negros. Próximos observatorios, como el telescopio espacial de la NASA James Webb y el Telescopio Europeo Extremadamente Grande ayudarán en futuros estudios mediante la detección de la luz de los agujeros negros más distantes y más pequeños. Los científicos están construyendo actualmente el marco teórico necesario para interpretar los datos próximos, con el objetivo de encontrar los primeros agujeros negros en el universo.

"Como científicos, no podemos decir en este punto que el nuestro es el modelo" dijo Pacucci. "Lo que realmente creemos es que nuestro modelo es capaz de reproducir las observaciones sin requerir suposiciones razonables."