¿La materia oscura causó agujeros negros supermasivos tempranos?
Una simulación por computadora mostrando un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia. Imagen cerdit: NASA, ESA, Y D. COE, J. ANDERSON, Y R. VAN DER MAREL (STSCI)
Por Michael Lucy, editor en línea de Cosmos Octubre 02 de 2017
Los primeros y gigantescos agujeros negros en el universo fueron sembrados por materia oscura, según ha descubierto una nueva investigación.
Antiguos agujeros negros supermassivos que existieron menos de mil millones de años después del Big Bang han presentado un rompecabezas: ¿cómo llegaron a ser tan grandes tan rápido? Una solución puede estar a la mano.
Según un artículo publicado en Science por Shingo Hirano de la Universidad de Tokio y sus colegas, que han realizado simulaciones extremadamente detalladas de la formación de agujeros negros, las corrientes supersónicas de gas y vastos grupos de materia oscura en el universo primitivo pueden sostener la clave.
"El origen de los monstruosos agujeros negros ha sido un misterio de larga data y ahora tenemos una solución", dice Naoki Yoshida, uno de los investigadores.
La rapidez con la que un agujero negro puede crecer depende de lo grande que sea. Esto plantea un problema: si tardara más de mil millones de años en crecer un agujero negro con 10 mil millones de veces la masa del Sol, ¿cómo es que vemos esos agujeros negros cuando el universo mismo tenía menos de mil millones de años?
Algunas propuestas han sugerido que se formaron a partir de los restos de las primeras estrellas, o directamente del colapso de grandes nubes de gas, o incluso de las colisiones de los agujeros negros más pequeños. Estas propuestas tienen dificultades para alcanzar la masa de agujero negro requerida, o requieren condiciones muy particulares.
Otra idea es que tales agujeros negros masivos deben haber crecido de los agujeros negros de la semilla que eran ellos mismos extremadamente grandes. Pero esto sólo pone en marcha la pregunta más adelante en el camino. ¿De dónde provienen los grandes agujeros negros de semillas?
Según el equipo de Hirano, el rápido movimiento relativo entre el gas y la materia oscura puede haber impedido la formación de estrellas en algunos lugares del universo primitivo. En estos lugares, la materia oscura se agruparía hasta que fuera lo suficientemente grande como para que su gravedad atrajera corrientes de gas supersónico creadas por el Big Bang, formando una densa nube de gas turbulento.
Estas condiciones son ideales para formar una proto-estrella que podría crecer mucho más grande que de costumbre en un período muy corto de tiempo sin perder mucha energía como radiación.
"Una vez que alcanzamos la masa de 34.000 veces la de nuestro Sol, la estrella se derrumbó por su propia gravedad, dejando un agujero negro masivo", dice Yoshida. "Estos agujeros negros masivos nacidos en el universo primitivo continuaron creciendo y fusionándose para convertirse en unos agujeros negros supermasivos".
Su simulación también predice con precisión el número aproximado de agujeros negros supermasivos en el Universo: alrededor de uno por cada tres mil millones de años luz cúbicos.
Aunque el modelo es prometedor, requerirá un mayor estudio y comparación con el gran número de antiguos agujeros negros supermasivos que se espera que se encuentren cuando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA se inicie en 2018.
With a little help from Google Translate for Business:
Uno de los mayores misterios de la cosmología puede haber sido resuelto,
informa Michael Lucy.
Una simulación por computadora mostrando un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia. Imagen cerdit: NASA, ESA, Y D. COE, J. ANDERSON, Y R. VAN DER MAREL (STSCI)
Por Michael Lucy, editor en línea de Cosmos Octubre 02 de 2017
Los primeros y gigantescos agujeros negros en el universo fueron sembrados por materia oscura, según ha descubierto una nueva investigación.
Antiguos agujeros negros supermassivos que existieron menos de mil millones de años después del Big Bang han presentado un rompecabezas: ¿cómo llegaron a ser tan grandes tan rápido? Una solución puede estar a la mano.
Según un artículo publicado en Science por Shingo Hirano de la Universidad de Tokio y sus colegas, que han realizado simulaciones extremadamente detalladas de la formación de agujeros negros, las corrientes supersónicas de gas y vastos grupos de materia oscura en el universo primitivo pueden sostener la clave.
"El origen de los monstruosos agujeros negros ha sido un misterio de larga data y ahora tenemos una solución", dice Naoki Yoshida, uno de los investigadores.
La rapidez con la que un agujero negro puede crecer depende de lo grande que sea. Esto plantea un problema: si tardara más de mil millones de años en crecer un agujero negro con 10 mil millones de veces la masa del Sol, ¿cómo es que vemos esos agujeros negros cuando el universo mismo tenía menos de mil millones de años?
Algunas propuestas han sugerido que se formaron a partir de los restos de las primeras estrellas, o directamente del colapso de grandes nubes de gas, o incluso de las colisiones de los agujeros negros más pequeños. Estas propuestas tienen dificultades para alcanzar la masa de agujero negro requerida, o requieren condiciones muy particulares.
Otra idea es que tales agujeros negros masivos deben haber crecido de los agujeros negros de la semilla que eran ellos mismos extremadamente grandes. Pero esto sólo pone en marcha la pregunta más adelante en el camino. ¿De dónde provienen los grandes agujeros negros de semillas?
Según el equipo de Hirano, el rápido movimiento relativo entre el gas y la materia oscura puede haber impedido la formación de estrellas en algunos lugares del universo primitivo. En estos lugares, la materia oscura se agruparía hasta que fuera lo suficientemente grande como para que su gravedad atrajera corrientes de gas supersónico creadas por el Big Bang, formando una densa nube de gas turbulento.
Estas condiciones son ideales para formar una proto-estrella que podría crecer mucho más grande que de costumbre en un período muy corto de tiempo sin perder mucha energía como radiación.
"Una vez que alcanzamos la masa de 34.000 veces la de nuestro Sol, la estrella se derrumbó por su propia gravedad, dejando un agujero negro masivo", dice Yoshida. "Estos agujeros negros masivos nacidos en el universo primitivo continuaron creciendo y fusionándose para convertirse en unos agujeros negros supermasivos".
Su simulación también predice con precisión el número aproximado de agujeros negros supermasivos en el Universo: alrededor de uno por cada tres mil millones de años luz cúbicos.
Aunque el modelo es prometedor, requerirá un mayor estudio y comparación con el gran número de antiguos agujeros negros supermasivos que se espera que se encuentren cuando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA se inicie en 2018.
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