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| Esta imagen contiene el agujero negro más distante jamás detectado en rayos X, un resultado que podría explicar cómo se formaron algunos de los primeros agujeros negros supermasivos del universo. Como informamos en nuestro comunicado de prensa, este descubrimiento se realizó utilizando rayos X del Observatorio Chandra de rayos X de la NASA (púrpura) y datos infrarrojos del telescopio espacial James Webb de la NASA (rojo, verde, azul). El agujero negro, extremadamente distante, se encuentra en la galaxia UHZ1, en dirección al cúmulo de galaxias Abell 2744. El cúmulo de galaxias se encuentra a unos 3.500 millones de años-luz de la Tierra. Sin embargo, los datos de Webb revelan que UHZ1 está mucho más lejos que Abell 2744. A unos 13.200 millones de años-luz de distancia, UHZ1 se ve cuando el universo tenía sólo el 3% de su edad actual. Crédito: Chandra X-ray Center |
A 470 millones de años del Big Bang, los investigadores descubrieron la prueba reveladora de un agujero negro en crecimiento mediante la fusión de datos del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Este agujero negro es el más lejano que los rayos X han mostrado hasta ahora.
El agujero negro se encuentra en una fase de crecimiento inédita, en la que su masa es comparable a la de su galaxia anfitriona. Se encuentra en la galaxia UHZ1, en dirección al cúmulo de galaxias Abell 2744, situado a 3.500 millones de años-luz de la Tierra. Los datos de Webb, sin embargo, han revelado que la galaxia está mucho más lejos que el cúmulo, a 13.200 millones de años-luz de la Tierra
Después, durante dos semanas de exploraciones con Chandra, se descubrió que esta galaxia tenía un plasma fuerte y sobrecalentado que emitía rayos X, señal de un agujero negro supermasivo en desarrollo. Debido a las lentes gravitacionales, la materia que interviene en Abell 2744 multiplica por cuatro los rayos X procedentes del gas que rodea al agujero negro supermasivo y la luz de la galaxia. Esto aumenta la señal infrarroja descubierta por Webb y permite a Chandra detectar la pequeña fuente de rayos X.
Entender cómo algunos agujeros negros supermasivos pudieron alcanzar masas enormes poco después del Big Bang resulta más fácil con la ayuda de este hallazgo.
Según Andy Goulding, de la Universidad de Princeton, "existen límites físicos a la rapidez con la que pueden crecer los agujeros negros una vez formados, pero los que nacen más masivos tienen ventaja. Es como plantar un arbolito, que tarda menos tiempo en convertirse en un árbol de tamaño completo que si se empezara sólo con una semilla".
El equipo de Bogdan ha encontrado pruebas fehacientes de que el agujero negro descubierto recientemente nació enorme. Según las estimaciones del brillo y la energía de los rayos X, su masa se sitúa entre 10 y 100 millones de soles. En agudo contraste con los agujeros negros de los centros de galaxias cercanas, que suelen contener apenas una décima parte de la masa de las estrellas de su galaxia anfitriona, este rango de masa es similar al de todas las estrellas de la galaxia donde vive.
Priyamvada Natarajan, de la Universidad de Yale, coautor del estudio, declaró: "Creemos que se trata de la primera detección de un 'agujero negro de gran tamaño' y de la mejor prueba obtenida hasta ahora de que algunos agujeros negros se forman a partir de nubes masivas de gas. Por primera vez, estamos viendo una breve etapa en la que un agujero negro supermasivo pesa tanto como las estrellas de su galaxia antes de quedarse atrás".
Los astrónomos planean ahora utilizar éste y otros resultados procedentes del Webb y los que combinan datos de otros telescopios para completar una imagen más amplia del universo primitivo.
Fuentes, créditos y referencias:
Centro de rayos X Chandra - Akos Bogdan et al, Evidence for heavy seed origin of early supermassive black holes from a z~10 X-ray quasar, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02111-9 . www.nature.com/articles/s41550-023-02111-9 , On arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.15458
Andy D. Goulding et al, UNCOVER: The Growth of the First Massive Black Holes from JWST/NIRSpec—Spectroscopic Redshift Confirmation of an X-Ray Luminous AGN at z = 10.1, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acf7c5