Los astrónomos han identificado un agujero negro de rápido crecimiento en el universo primitivo que se considera un "eslabón perdido" crucial entre las galaxias jóvenes en formación de estrellas y los primeros agujeros negros supermasivos. Utilizaron datos del telescopio espacial Hubble de la NASA para hacer este descubrimiento.
Hasta ahora, el monstruo, apodado GNz7q, había estado acechando desapercibido en una de las áreas mejor estudiadas del cielo nocturno, el campo Great Observatories Origins Deep Survey-North GOODS-North.
Los datos de archivo del Hubble de la Cámara avanzada para encuestas del Hubble ayudaron al equipo a determinar que GNz7q existió solo 750 millones de años después del Big Bang. El equipo obtuvo evidencia de que GNz7q es un agujero negro recién formado. El Hubble encontró una fuente compacta de luz ultravioleta UVy luz infrarroja. Esto no podría ser causado por la emisión de las galaxias, pero es consistente con la radiación esperada de los materiales que caen sobre un agujero negro.
Teorías y simulaciones por computadora predicen agujeros negros de rápido crecimiento en galaxias polvorientas de formación estelar temprana, pero no se habían observado hasta ahora.
"Nuestro análisis sugiere que GNz7q es el primer ejemplo de un agujero negro de rápido crecimiento en el polvoriento núcleo de una galaxia con estallido estelar en una época cercana al primer agujero negro supermasivo conocido en el universo", explicó Seiji Fujimoto, astrónomo delInstituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y autor principal del artículo de Nature que describe este descubrimiento: "Las propiedades del objeto en todo el espectro electromagnético están en excelente acuerdo con las predicciones de las simulaciones teóricas".
Uno de los misterios sobresalientes en la astronomía actual es: ¿Cómo llegaron a ser tan grandes tan rápido los agujeros negros supermasivos, que pesan entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol?
Las teorías actuales predicen que los agujeros negros supermasivos comienzan su vida en los núcleos envueltos en polvo de las galaxias con "estallido estelar" vigorosamente formadoras de estrellas antes de expulsar el gas y el polvo circundantes y emerger como cuásares extremadamente luminosos.y cuásares luminosos han sido detectados en el universo primitivo.
El equipo cree que GNz7q podría ser el eslabón perdido entre estas dos clases de objetos. GNz7q tiene exactamente los dos aspectos de la galaxia polvorienta con estallido estelar y el cuásar, donde la luz del cuásar muestra el color enrojecido del polvo. Además, GNz7q carece de varias características quese observan normalmente en cuásares típicos muy luminosos correspondientes a la emisión del disco de acreción del agujero negro supermasivo, lo que muy probablemente se explica porque el agujero negro central en GN7q se encuentra todavía en una fase joven y menos masiva.coincide con el cuásar joven en fase de transición que se ha predicho en las simulaciones, pero que nunca se identificó en un universo con un corrimiento al rojo similarmente alto como los cuásares muy luminosos identificados hasta ahora hasta un corrimiento al rojo de 7,6.
"GNz7q proporciona una conexión directa entre estas dos poblaciones raras y proporciona una nueva vía para comprender el rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos en los primeros días del universo", continuó Fujimoto. "Nuestro descubrimiento proporciona un ejemplo de los precursores de los agujeros negros supermasivosagujeros negros que observamos en épocas posteriores".
Aunque no se pueden descartar por completo otras interpretaciones de los datos del equipo, las propiedades observadas de GNz7q están muy de acuerdo con las predicciones teóricas. La galaxia anfitriona de GNz7q está formando estrellas a un ritmo de 1600 masas solares por año, y la propia GNz7q parece brillante alongitudes de onda ultravioleta, pero muy débil en longitudes de onda de rayos X.
Por lo general, el disco de acreción de un agujero negro masivo debería ser muy brillante tanto en la luz ultravioleta como en la luz de rayos X. Pero esta vez, aunque el equipo detectó la luz ultravioleta con el Hubble, la luz de rayos X fue invisible incluso con una de las más profundas.Conjuntos de datos de rayos X. Estos resultados sugieren que el núcleo del disco de acreción, donde se originan los rayos X, todavía está oscurecido, mientras que la parte exterior del disco de acreción, donde se origina la luz ultravioleta, se está despejando. Esta interpretación es que GNz7q esun agujero negro de rápido crecimiento aún oscurecido por el polvoriento núcleo de su galaxia anfitriona de formación estelar.
"GNz7q es un descubrimiento único que se encontró justo en el centro de un campo celeste famoso y bien estudiado; muestra que los grandes descubrimientos a menudo se pueden ocultar justo frente a ti", comentó Gabriel Brammer, otro astrónomo de laInstituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y miembro del equipo detrás de este resultado: "Es poco probable que descubrir GNz7q dentro del área relativamente pequeña de la encuesta GOODS-North haya sido solo 'suerte tonta', sino que la prevalencia de tales fuentes puede enhecho sea significativamente mayor de lo que se pensaba anteriormente".
Encontrar GNz7q escondido a simple vista solo fue posible gracias a los conjuntos de datos de longitud de onda múltiple y detallados de forma única disponibles para GOODS-North. Sin esta riqueza de datos, GNz7q habría sido fácil de pasar por alto, ya que carece de las características distintivas que generalmente se usan para identificar cuásares enel universo primitivo El equipo ahora espera buscar sistemáticamente objetos similares utilizando estudios dedicados de alta resolución y aprovechar los instrumentos espectroscópicos del telescopio espacial James Webb de la NASA para estudiar objetos como GNz7q con un detalle sin precedentes.
"La caracterización completa de estos objetos y el sondeo de su evolución y la física subyacente con mucho mayor detalle será posible con el telescopio espacial James Webb", concluyó Fujimoto. "Una vez que esté en funcionamiento normal, Webb tendrá el poder de determinar de manera decisiva cuán comunes sonlos agujeros negros en crecimiento realmente lo son".
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial STScI en Baltimore, Maryland, realizaOperaciones científicas del Hubble STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por NASA/Centro de Vuelo Espacial Goddard. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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