Los astrónomos ahora creen que hay un agujero negro supermasivo en el centro de casi todas las galaxias del Universo. A diferencia de los agujeros negros de masa estelar, las versiones supermasivas podrían haberse formado de manera diferente, pasando de una nube de gas directamente a un agujero negro, omitiendo por completo el escenario estelar.
Desde su descubrimiento, los astrónomos aún no saben realmente cómo empezaron los agujeros negros supermasivos. Pero ahí están, dentro de la mayoría de las galaxias. De hecho, las observaciones del cuásar muestran que los agujeros negros supermasivos estaban presentes en el Universo temprano. Los cuásares son algunos de los objetos más brillantes del Universo, ardiendo por la radiación emitida por los agujeros negros supermasivos que consumen activamente material.
Una posibilidad es que estos monstruos tuvieron un comienzo humilde, comenzando como una estrella masiva, convirtiéndose en supernova y luego convirtiéndose en un agujero negro. Es un proceso que los astrónomos entienden bastante bien. El problema con esta teoría es que estos primeros agujeros negros supermasivos deben haber estado creciendo constantemente desde el principio, a la velocidad máxima predicha por la física. Y como vemos hoy, las galaxias pasan por etapas activas y en reposo dependiendo de cuándo su agujero negro consume material.
Pero una segunda posibilidad es que estos agujeros negros se formaron directamente, juntando tanto material que pasaron por alto la etapa estelar por completo.
El Dr. Mitchell C. Begelman, profesor del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias de la Universidad de Colorado, Boulder publicó recientemente un artículo titulado ¿Se formaron agujeros negros supermasivos por colapso directo? Este artículo esboza esta teoría alternativa de la formación de agujeros negros en el Universo temprano.
Después del Big Bang, el Universo se enfrió lo suficiente como para que las primeras estrellas se formaran a partir del hidrógeno y el helio originales. Este era material puro, no contaminado por generaciones anteriores de estrellas. Los astrónomos han calculado que estas primeras estrellas, llamadas Población III, tendrían una tasa máxima de reunir material para formar una estrella.
Pero, ¿y si hubiera mucho más gas alrededor? Mucho más allá de los límites que podrían formar una estrella.
Con una estrella regular, el material entra relativamente lento, creando una masa central. Con suficiente masa, la estrella se enciende, y esto crea una presión externa que impide que más material se compacte con demasiada fuerza.
Pero el Dr. Begelman ha calculado que si la tasa de caída excede solo unas pocas décimas de masa solar por año, el núcleo estelar estaría tan fuertemente unido que la liberación de energía de la fusión nuclear no sería suficiente para evitar que el núcleo continúe contrato. Nunca tendrías una estrella, simplemente pasarías de una nube de hidrógeno a una masa central fuertemente unida. Y luego un agujero negro.
La pregunta es, ¿sería posible que el material se juntara tan rápido? Puede, si algo lo empuja ... como la materia oscura. Según el Dr. Begelman, podría haber varias situaciones en las que una fuerza externa, como la gravedad de un gran halo de materia oscura que podría funcionar para forzar el gas en un área central. De hecho, el material se calculó cayendo en un agujero negro tan rápido, porque esa es la velocidad que se necesita para potenciar los cuásares. Pero la pregunta es, ¿funcionará esto si el agujero negro no está allí o es realmente pequeño?
Una vez que hay unas pocas masas solares de gas acumulado, el núcleo comienza a encogerse bajo el tirón de su masa cada vez mayor. El objeto atraviesa un breve período de fusión nuclear cuando alcanza las 100 masas solares, pero pasa a través de esta fase tan rápidamente que no tiene la oportunidad de expandirse nuevamente.
Finalmente, el objeto alcanza varios miles de masas solares, y su temperatura ha subido a varios cientos de millones de grados. En este punto, la gravedad finalmente se hace cargo, colapsando el núcleo y convirtiendo el objeto en un agujero negro de masa solar 10-20 que luego comienza a consumir toda la masa a su alrededor.
A partir de este momento, el agujero negro es capaz de atraer más material de manera eficiente, creciendo a los niveles máximos predichos por la física, y finalmente acumulando millones de veces la masa del Sol. Si cae demasiado material, el agujero negro supermasivo del bebé podría actuar como un mini-cuásar: el Dr. Begelman lo ha denominado un "cuasistar", que arde con radiación cuando el material que cae retrocede en los alrededores del agujero negro.
Y ahí están las buenas noticias: estos cuasistas podrían ser detectables por poderosos telescopios. Sin embargo, tendrían vidas muy cortas, de solo 100,000 años. Pueden ser detectables marginalmente por el próximo telescopio espacial James Webb.
Fuente original: papel Arxiv
