La hipótesis habitual es que estos agujeros negros son inesperadamente grandes cuando nacen o crecen muy rápidamente. Pero descubrimientos recientes cuestionan incluso estas teorías y pueden obligar a los astrónomos a repensar cómo crecen estos agujeros negros.
En el universo moderno, los agujeros negros suelen formarse a partir de estrellas masivas que colapsan bajo su propia gravedad al final de sus vidas. Por lo general, comienzan con menos de 100 masas solares y crecen fusionándose con otro agujero negro o absorbiendo gas del medio ambiente.
El gas suele organizarse en un disco que gira en espiral hacia el agujero negro. La fricción calienta el disco a temperaturas candentes, produciendo luz brillante durante miles de millones de años. Estos agujeros negros devoradores de gas se llaman quásares. Cuanto más rápido se devora un quásar, más brillante se vuelve su disco.
Sin embargo, el brillo del gas también limita el crecimiento del agujero negro: el brillante disco de fotones ahuyenta la materia nueva. Esto establece un límite físico a la tasa de crecimiento de un agujero negro de una masa determinada. Los astrónomos describen la velocidad a la que un agujero negro devora materia utilizando un término llamado límite de Sextington, una medida de qué tan brillante es realmente un agujero negro y qué tan brillante sería si lo engullera más rápido.
Sin embargo, el brillo del gas también limita el crecimiento del agujero negro: el brillante disco de fotones ahuyenta la materia nueva. Esto establece un límite físico a la tasa de crecimiento de un agujero negro de una masa determinada. Los astrónomos describen la velocidad a la que un agujero negro devora materia utilizando un término llamado límite de Sextington, una medida de qué tan brillante es realmente un agujero negro y qué tan brillante sería si lo engullera más rápido.
Más allá del entendimiento de los científicos, ¿por qué los agujeros negros se vuelven tan grandes?
Comedores quisquillosos.
Los astrónomos han medido el límite de Eddington para sólo unos 20 agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. La mayoría parece estar devorando sus límites a una décima parte de la velocidad de los quásares del universo actual. Estas violentas tasas de devoración todavía parecen contradecir a los agujeros negros supermasivos: un agujero negro de 100 masas solares en este límite debería tardar 800 millones de años en acumular 10 mil millones de masas solares, incluso permitiendo una velocidad de devoración más rápida a medida que crece. Estos 800 millones de años no incluyen el momento en que se formó por primera vez el agujero negro.
Pero Myungshin Im, físico de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, y sus colegas temen que observaciones anteriores hayan pasado por alto a algunos comedores quisquillosos porque los que comen rápido son más inteligentes y más fáciles de detectar. Si algunos de los primeros agujeros negros masivos fueran depredadores perezosos, su supermasividad sería aún más desconcertante, y algunas teorías sobre cómo crecieron podrían descartarse.
Entonces, en una encuesta realizada en septiembre de 2015 en el Observatorio Las Campanas en Chile, el equipo buscó específicamente quásares oscuros y distantes.
Los investigadores descubrieron que IMSJ 204 0112, un agujero negro con una masa de 10 mil millones de soles, se está alimentando a un ritmo de una décima parte del que ha sido desde el nacimiento del universo hace unos 940 millones de años. Pero el equipo dijo el 9 de febrero que los agujeros negros no madurarán completamente hasta que el universo alcance los 8 mil millones de años.
Más allá del entendimiento de los científicos, ¿por qué los agujeros negros se vuelven tan grandes?
"Hemos demostrado por primera vez la existencia de quásares con un límite de Eddington bajo en el universo temprano", afirmó Imm.
IMSJ 204 0112 es el quásar más lento jamás descubierto, pero no es el único.
El pasado junio, 165438 de octubre, Chiara Mazzucchelli, física del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, y sus colegas publicaron un informe en el Astrophysical Journal afirmando que existen 11 enormes agujeros negros supermasivos. En ese momento, el universo tenía menos de 8 años. viejo.
El equipo afirmó que la masa media de estos quásares es de unos 65.438 millones de masas solares, pero su velocidad de absorción se limita a unas 40. Curiosamente, HSC J1205-0000, el agujero negro más grande de la nebulosa estelar, tiene la tasa de alimentación más baja: tiene una masa de 4.700 millones de masas solares, pero ha consumido sólo 6 de su límite.
Sería extraño encontrar agujeros negros supermasivos en el universo primitivo, pero estos delicados agujeros negros son más difíciles de explicar.
Los astrónomos esperan que la observación de los agujeros negros en un momento anterior ayude a encontrar agujeros negros "semillas" que puedan convertirse en agujeros negros gigantes. Si algunos agujeros negros son grandes para empezar, con masas entre 1.000 y 1.000 soles, pueden crecer aún más, fusionándose entre sí o alcanzando el límite de Eddington.