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El telescopio espacial James Webb ha observado agujeros negros gigantes en todo el universo temprano

El telescopio espacial James Webb ha observado agujeros negros gigantes en todo el universo temprano

Como cualquier objeto, los agujeros negros necesitan tiempo para crecer y formarse. Como un niño de 6 pies de altura, los enormes agujeros negros de Van eran muy grandes para su edad, y el universo no era lo suficientemente grande como para acumular miles de millones de soles en gravedad. Para explicar estos bebés hinchados, los físicos han tenido que considerar dos opciones sombrías.

Hace décadas, Xiaohui Fan, astrónomo de la Universidad de Arizona, ayudó a descubrir una serie de cuásares (agujeros negros brillantes y supermasivos) cuya extrema juventud y tamaño desafiaban las teorías estándar sobre la formación de agujeros negros.Foto de : Todd Lauer

La primera es que las galaxias Van comenzaron llenas de agujeros negros estándar de masa aproximadamente estelar del tipo que las supernovas suelen dejar atrás. Luego crecieron fusionándose y tragándose el gas y el polvo circundantes. Normalmente, si un agujero negro se alimenta con suficiente fuerza, la corriente de radiación empuja sus restos. Esto detiene el frenesí alimentario y establece un límite a la velocidad de crecimiento del agujero negro, que los científicos llaman límite de Eddington. Pero se trata de un techo blando: una corriente constante de polvo puede superar el flujo de radiación. Sin embargo, es difícil imaginar que ese crecimiento “super-Eddington” se mantenga el tiempo suficiente para dar cuenta de los monstruos Van, ya que tendrían que crecer a una velocidad inimaginable.

O tal vez podría generar agujeros negros increíblemente grandes. Las nubes de gas en el universo primitivo pueden haber colapsado directamente en agujeros negros que pesan varios miles de soles, produciendo objetos llamados semillas pesadas. Este escenario también es difícil de aceptar, porque nubes de gas tan grandes y espesas tendrían que fragmentarse en estrellas antes de que puedan formar un agujero negro.

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Una de las prioridades del Telescopio Espacial James Webb es evaluar estos dos escenarios mirando hacia el pasado y capturando las débiles predecesoras de las galaxias Van. Estos precursores no serán exactamente quásares, sino galaxias con agujeros negros algo más pequeños en camino de convertirse en quásares. Con el telescopio espacial James Webb, los científicos tienen más posibilidades de detectar agujeros negros que apenas han comenzado a crecer, objetos lo suficientemente pequeños como para que los investigadores puedan determinar su peso al nacer.

Esa es una de las razones por las que un grupo de astrónomos del Estudio Científico de la Evolución Temprana de la Evolución Cósmica, o CEERS, dirigido por Dale Kossiewski del Colby College, comenzaron a trabajar más cuando notaron por primera vez signos de agujeros negros tan pequeños que aparecían en los días posteriores a Navidad.

“Es impresionante cuántos de estos existen”, escribió. Cihan Kartaltepeastrónomo del Instituto de Tecnología de Rochester, durante una discusión sobre Slack.

“Hay muchos pequeños monstruos escondidos”, respondió Kosevski.

Ilustración: Samuel Velasco/Revista Quanta

Una horda creciente de monstruos

En los espectros del CEERS, algunas galaxias saltaron inmediatamente para ocultar pequeños agujeros negros: pequeños monstruos. A diferencia de sus hermanas vainilla, estas galaxias emitían luz que no alcanzaba ni un solo tono visible de hidrógeno. En cambio, la línea de hidrógeno se difuminó o se amplió en una gama de colores, lo que indica que algunas de las ondas de luz fueron aplastadas cuando las nubes de gas en órbita aceleraron hacia el Telescopio Espacial James Webb (justo cuando una ambulancia que se acerca deja escapar un gemido creciente cuando el Las ondas sonoras de una sirena especial se comprimen con ella), mientras que otros estiraban las ondas mientras las nubes se alejaban volando. Kosevski y sus colegas sabían que los agujeros negros eran el único objeto capaz de expulsar hidrógeno de esta forma.

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“La única forma de ver el gran componente de gas que orbita alrededor del agujero negro es mirar hacia abajo en la galaxia y directamente hacia el agujero negro”, dijo Kosevski.

A finales de enero, el equipo de CEERS pudo publicar una versión preliminar que describe dos de los “pequeños monstruos escondidos”, como los llamaban. Luego, el grupo se propuso estudiar sistemáticamente una sección transversal más amplia de los cientos de galaxias recopiladas por su programa para descubrir cuántos agujeros negros hay. Pero fueron descubiertos por otro equipo, dirigido por Yoichi Harikane de la Universidad de Tokio, apenas unas semanas después. El grupo Harrican buscó 185 de las galaxias CEERS más distantes Encontrado 10 Con líneas anchas de hidrógeno, lo que probablemente suceda en agujeros negros centrales con una masa de un millón de masas solares con corrimientos al rojo entre 4 y 7. Luego, en junio, dos encuestas más dirigidas por… Jorri Mathi Otros 20 dispositivos han sido identificados por el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich.Pequeños puntos rojos“Con amplias líneas de hidrógeno: agujeros negros orbitando alrededor del corrimiento al rojo 5. Análisis Publicado a principios de agosto. Anunció una docena de empresas más, algunas de las cuales pueden estar en proceso de crecimiento mediante fusiones.

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