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| Una simulación matemática del espacio-tiempo deformado cerca de dos agujeros negros en fusión. Las bandas coloreadas son picos y valles de ondas gravitacionales, y los colores son más brillantes a medida que aumenta la amplitud de la onda. Las ondas más fuertes, que transportan la mayor cantidad de energía, se producen justo antes y durante el evento de fusión en sí. Incluso con semillas de ~1000 masas solares, serían necesarias múltiples fusiones para explicar los primeros agujeros negros supermasivos. Crédito: SXS Collaboration |
Se han observado hasta ~40 agujeros negros supermasivos, que se cree que impulsan los cuásares ópticamente brillantes; sin embargo, cómo se forman estos cuásares menos de mil millones de años después del Big Bang sigue siendo uno de los problemas pendientes en astrofísica.
Ahora, un equipo de astrofísicos ha resuelto este misterio. Han descubierto que los primeros cuásares se formaron de forma natural en las condiciones violentas y turbulentas de los primeros depósitos de gas del universo.
Las simulaciones por superordenador realizadas en estudios anteriores sugerían que los primeros cuásares se formaban en las confluencias de corrientes de gas raras, frías y potentes. Sólo había una docena de ellos en un gran volumen de espacio, mil millones de años luz, pero debían tener 100.000 masas solares cuando nacieron. Los agujeros negros actuales suelen tener sólo entre 10 y 100 masas solares y surgen cuando las grandes estrellas se quedan sin combustible y colapsan.
Se ha especulado que las estrellas con masas solares de 10.000 a 100.00 se formaron en el universo primitivo, pero sólo en entornos exóticos y muy ajustados, como fuertes fondos ultravioletas o flujos supersónicos entre el gas y la materia oscura, que no se parecían a las nubes turbulentas en las que se formaron los primeros cuásares.
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| Simulación por superordenador del nacimiento de un cuásar primordial. Crédito: Universidad de Portsmouth |
El equipo de expertos, dirigido por el Dr. Daniel Whalen, de la Universidad de Portsmouth, declaró:
"Pensamos en estas estrellas como un poco de los dinosaurios de la Tierra, eran enormes y primitivas. Y tenían vidas cortas, viviendo sólo un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros".
"Este descubrimiento es fascinante porque ha dado un vuelco a 20 años de pensamiento sobre el origen de los primeros agujeros negros supermasivos del universo".
"Actualmente encontramos agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de las galaxias masivas, que pueden tener millones o miles de millones de veces la masa del sol. Pero en 2003, empezamos a encontrar cuásares -agujeros negros supermasivos muy luminosos y de creación activa, como faros cósmicos en el universo primitivo- que existían menos de mil millones de años después del Big Bang. Y nadie entendía cómo se formaron en tiempos tan tempranos".
"Pensamos en estas estrellas un poco como los dinosaurios en la Tierra, eran enormes y primitivos. Y tenían vidas cortas, viviendo sólo un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros".
"Nuestros modelos de supercomputadora volvieron a tiempos muy tempranos y descubrieron que las frías y densas corrientes de gas capaces de hacer crecer mil millones de agujeros negros de masa solar en sólo unos cientos de millones de años crearon sus estrellas supermasivas sin necesidad de entornos inusuales. Las corrientes frías provocaron turbulencias en la nube que impidieron la formación de estrellas normales hasta que la nube se hizo tan masiva que colapsó catastróficamente bajo su peso, formando dos gigantescas estrellas primordiales: una de 30.000 masas solares y otra de 40.000."
"En consecuencia, las únicas nubes primordiales que pudieron formar un cuásar justo después del amanecer cósmico -cuando se formaron las primeras estrellas del universo- también crearon convenientemente sus semillas masivas. Este sencillo y bello resultado explica no sólo el origen de los primeros cuásares, sino también su demografía -su número en épocas tempranas."
"Los primeros agujeros negros supermasivos fueron simplemente una consecuencia natural de la formación de estructuras en cosmologías de materia oscura fría - hijos de la red cósmica".
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Universidad de Portsmouth