Descubren agujero negro supermasivo formado en el universo temprano
Los agujeros negros supermasivos son millones de veces más grandes que el Sol.
Los agujeros negros supermasivos, con una masa millones o decenas de millones de veces mayor que la del Sol, siguen representando un desafío en cuanto a la comprensión de su origen.
Sin embargo, gracias a la tecnología actual, cada vez es más sencillo que los astrónomos logren observar objetos que pudieron haberse formado poco tiempo después de la Gran Explosión, o “Big Bang”, hace miles de millones de años.
Por ejemplo, hace unos días, un equipo internacional de científicos dio a conocer en la revista Nature Astronomy el hecho de haber logrado captar señales de radio de alta resolución del gas caliente que rodea a un agujero negro situado a 12,900 millones de años (la edad del universo es de unos 13,800 millones de años).
Dicho agujero negro se encuentra en el núcleo de una galaxia y, a estos núcleos, que suelen ser extremadamente brillantes y energéticos, se les denomina cuásares.
El descubrimiento pudo lograrse gracias a la utilización de un telescopio muy potente que se encuentra en el desierto de Atacama (Chile) -en una región extremadamente seca a más de 4,000 metros sobre el nivel del mar- y que utiliza ondas de radio milimétricas y submilimétricas.
Así, el Atacama Large Milimiter/submilimiter Array (ALMA, por sus siglas en inglés), y bajo la supervisión del profesor Ken-ichi Tadaki, de la Universidad Hokki-Gauken de Japón, logró captar, con una resolución sin precedentes, el gas extremadamente caliente que rodea a este agujero negro el cual es mil millones de veces más masivo que el Sol.
Y lo más relevante es que los investigadores creen que la técnica de observación que han utilizado podría servir para hallar otros agujeros negros supermasivos -muchos todavía ocultos- cuya formación se remonta a las primeras etapas del universo.
¿Qué tipo de gas es el que encontraron rodeando a este agujero negro?
Las señales de radio (altamente energéticas) que llegaron a la Tierra fueron emitidas por moléculas de monóxido de carbono (CO). Por lo tanto, estas moléculas suelen estar presentes en el gas caliente que rodea al agujero negro.
También, y como lo mencionan los científicos en un comunicado reciente, “la detección de una fuerte emisión de CO a altos niveles de energía indica unas condiciones de gas extraordinariamente caliente alrededor del agujero negro”.
Por otro lado, si el gas conformado por moléculas de monóxido de carbono (CO) se encuentra a cientos de años luz del agujero negro, ¿no podría caber la posibilidad de que dicho gas sea calentado por otros mecanismos como, por ejemplo, la presencia de estrellas recién formadas que se encuentren cerca del gas?
La respuesta a esta interrogante es que (esto quizá sea lo más sorprendente) la radiación ultravioleta emitida por estrellas muy calientes y recién formadas, que suelen calentar el gas que las rodea, no pueden explicar por qué se caliente el gas que rodea al agujero negro.
Por lo tanto, la única explicación plausible a este sobrecalentamiento del gas y de las moléculas de CO es que estos objetos, al emitir potentes rayos X que son producidos desde su disco de acreción, genere que estos rayos (y toda la radiación ultravioleta) eleven la temperatura del gas a tal grado que el fenómeno no puede explicarse únicamente por la simple presencia de estrellas jóvenes en formación.
En otras palabras, para los científicos, este agujero negro supermasivo es el único responsable de que el gas y las moléculas de CO se calienten.
Aunado a lo anterior, y gracias a este novedoso método de detección en el que moléculas de CO juegan un papel esencial, los científicos podrán, a partir de ahora, utilizar este mismo método con el objetivo de encontrar agujeros negros supermasivos que pudieron haberse formado poco después de la Gran Explosión.
Ahora bien, ¿cómo es que se forman en el universo agujeros negros supermasivos? ¿Por qué existen desde las primeras etapas en las que se formó el universo?
Actualmente estas dos preguntas no tienen una respuesta clara y, por tanto, continúa siendo un misterio.
No obstante, algunas hipótesis sostienen que los agujeros negros supermasivos pudieron haberse formado a partir del colapso directo del gas primordial debido a que, en el universo temprano, existían inmensas nubes de gas sin metales (eran pobres en elementos pesados) y, en ciertas condiciones, dichas nubes pudieron haber colapsado -debido a los efectos de la gravedad- en agujeros negros supermasivos.
Otra hipótesis propone que surgieron a partir de la fusión de agujeros negros más pequeños situados en regiones con alta densidad de materia.
Y, por último, otro modelo menciona que los agujeros negros se formaron antes que las estrellas a partir de las fluctuaciones en la densidad de la inflación cósmica.
Aunque evidentemente estas son únicamente hipótesis, los científicos las utilizan para generar escenarios que logren acercarse un poco más a la verdad. Para ello utilizan telescopios como el James Webb de la NASA o, desde la superficie de la Tierra, el telescopio ALMA.
A partir de la información que estos y otros telescopios puedan arrojar, les permitirá más fácilmente obtener respuestas para todas estas preguntas.
Afortunadamente -gracias al reciente trabajo presentado en Nature– los científicos seguramente tendrán la capacidad de estudiar mejor el origen de los agujeros negros supermasivos y de cómo las moléculas de CO juegan un papel fundamental para su detección.
Esto les ayudará, sin duda, a integrar las piezas faltantes para comprender con mayor profundidad cómo surgió y ha ido evolucionado el universo a lo largo de tanto tiempo.
