Un equipo internacional de investigadores ha utilizado con éxito una simulación de supercomputadora para recrear la formación de un agujero negro masivo a partir de las corrientes de gas supersónicas que quedan del Big Bang. Su estudio, publicado en el de esta semana ciencia , muestra que este agujero negro podría ser la fuente del nacimiento y desarrollo de los agujeros negros supermasivos más grandes y antiguos registrados en nuestro Universo.
"Este es un progreso significativo. El origen de los monstruosos agujeros negros ha sido un misterio de larga data y ahora tenemos una solución", dijo el autor y director del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo Kavli IPMUInvestigador Naoki Yoshida.
Los descubrimientos recientes de estos agujeros negros supermasivos ubicados a 13 mil millones de años luz de distancia, correspondientes a cuando el universo tenía solo el cinco por ciento de su edad actual, plantean un serio desafío a la teoría de la formación y evolución de los agujeros negros. Los mecanismos físicosque forman agujeros negros e impulsan su crecimiento, son poco conocidos.
Los estudios teóricos han sugerido que estos agujeros negros se formaron a partir de restos de la primera generación de estrellas, o de un colapso gravitacional directo de una nube de gas primordial masiva. Sin embargo, estas teorías tienen dificultades para formar agujeros negros supermasivos lo suficientemente rápido, orequieren condiciones muy particulares.
Shosh Hirano, investigador extranjero de Yoshida y JSPS, actualmente en la Universidad de Texas en Austin, identificó un proceso físico prometedor a través del cual un agujero negro masivo podría formarse lo suficientemente rápido. La clave fue incorporar el efecto de los movimientos de gases supersónicos con respecto a la oscuridadLas simulaciones de la supercomputadora del equipo mostraron que se había formado un grupo masivo de materia oscura cuando el universo tenía 100 millones de años. Las corrientes de gas supersónicas generadas por el Big Bang fueron atrapadas por la materia oscura para formar una nube de gas densa y turbulenta.comenzó a formarse una protostar, y debido a que el gas circundante proporcionó material más que suficiente para alimentarse, la estrella pudo crecer extremadamente grande en un corto período de tiempo sin liberar mucha radiación.
"Una vez que alcanzó la masa de 34,000 veces la de nuestro Sol, la estrella colapsó por su propia gravedad, dejando un agujero negro masivo. Estos agujeros negros masivos nacidos en el universo temprano continuaron creciendo y fusionándose para convertirse en un agujero negro supermasivo", dijo Yoshida.
"La densidad numérica de los agujeros negros masivos se deriva de aproximadamente uno por un volumen de tres mil millones de años luz por lado, notablemente cerca de la densidad numérica observada de los agujeros negros supermasivos", dijo Hirano.
El resultado de este estudio será importante para futuras investigaciones sobre el crecimiento de agujeros negros masivos. Especialmente con el mayor número de observaciones de agujeros negros en el universo lejano que se espera realizar cuando el telescopio espacial James Webb de la NASA se lance el próximo año.
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Materiales proporcionados por Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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