Los vientos de los agujeros negros ya no son lo que solían ser

Impresión artística de los alrededores de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia activa. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Au cours du premier milliard d’années de l’univers, les vents soufflés par les trous noirs supermassifs au centre des galaxies étaient beaucoup plus fréquents et plus puissants que ceux observés dans les galaxies d’aujourd’hui, quelque 13 milliards d’années más tarde. Tales vientos eran tan poderosos que ralentizaban el crecimiento de los agujeros negros supermasivos de los que se originaron. Estos son los resultados de un estudio de tres investigadores del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) en Trieste, publicado hoy en la revista Naturaleza.

El trabajo se basa en observaciones de 30 cuásares observados con el Very Large Telescope (VLT) en el Observatorio Paranal de ESO en Chile. Los cuásares son fuentes puntuales extremadamente brillantes en el corazón de galaxias distantes, cuya emisión proviene de la intensa actividad de los agujeros negros supermasivos centrales que absorben la materia circundante. Las galaxias anfitrionas de estos cuásares se observaron alrededor del amanecer cósmico, cuando el universo tenía entre 500 y 1000 millones de años.

“Por primera vez, hemos medido la fracción de cuásares en el universo joven que exhiben vientos de agujeros negros”, explica Manuela Bischetti, investigadora del INAF en Trieste y primera autora del nuevo estudio. “Al contrario de lo que observamos en el universo más cercano a nosotros, hemos encontrado que los vientos de los agujeros negros en el universo joven son muy frecuentes, tienen altas velocidades de hasta el 17% de la velocidad de la luz y bombean grandes cantidades de energía a su anfitrión. galaxia.”

Aproximadamente la mitad de los cuásares observados en esta investigación muestran vientos de agujeros negros, que son mucho más frecuentes y 20 veces más fuertes que los conocidos en los cuásares del cosmos más cercano cuando el universo tenía unos 4.000 millones de años.

“Las observaciones de los agujeros negros en el universo joven muestran que crecen mucho más rápido que sus galaxias anfitrionas, mientras que en el universo local se sabe que los agujeros negros y las galaxias coevolucionan”, añade la coautora Chiara Feruglio, investigadora del INAF en Trieste. . “Esto implica que algún mecanismo debe haber actuado en algún punto del universo, ralentizando el crecimiento del agujero negro. Nuestras observaciones nos permitieron identificar este mecanismo en los vientos del agujero negro producidos cuando el universo tenía entre 0,5 y 1.000 millones de años. .”

La energía inyectada por los vientos podría haber detenido la acumulación de materia en el agujero negro, ralentizado su crecimiento y desencadenado una fase de “evolución común” entre el agujero negro y su galaxia anfitriona. “Este estudio nos permitió identificar la época en la historia del universo cuando el impacto de los vientos de los agujeros negros comenzó a ser significativo”, agrega Bischetti. “Esto tiene un gran impacto en nuestro conocimiento de las fases iniciales de crecimiento de los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas, lo que impone fuertes restricciones a los modelos que describen la formación de las primeras galaxias”.

Un descubrimiento totalmente inesperado, fue posible gracias a los datos de alta calidad del instrumento Xshooter instalado en el VLT como parte de un extenso programa de ESO con alrededor de 250 horas de observaciones.

“Los cuásares se encuentran entre los objetos observables más brillantes en el universo primitivo, pero debido a su distancia son bastante débiles en términos de magnitud observada”, dice la coautora Valentina D’Odorico de INAF Trieste, afiliada a la Scuola Normale Superiore de Pisa. . e investigador principal del programa de observación en el que se basa el estudio. “La gran inversión de tiempo en la observación de estos objetos y las capacidades únicas de X-shooter en términos de eficiencia, cobertura de longitud de onda y poder de resolución nos han permitido obtener espectros de muy buena calidad que permitieron este interesante resultado”.

“Desde hace algunos años hemos tenido indicios de que los agujeros negros mil millones de veces más masivos que el sol… podrían lanzar poderosos vientos que viajan al 20% de la velocidad de la luz a través de su entorno”, agrega Andrea Ferrara. , profesor de la Scuola Normale Superiore (SNS) y coautor del estudio. “Hoy tenemos la confirmación de esto gracias a los datos obtenidos con un telescopio europeo por un equipo con una fuerte huella y liderazgo italiano. El SNS ha contribuido en el lado de la interpretación teórica. El descubrimiento de estos espectaculares vientos galácticos en momentos tan lejanos podría haber tuvo implicaciones enormes y aún inexploradas para el nacimiento y la evolución de galaxias como la nuestra. Abordaremos estas preguntas en el resto de este estudio”.

El programa no fue diseñado originalmente para este propósito científico, sino principalmente para estudiar los gases intergalácticos en el universo primitivo. Según la información de los cuásares más cercanos, tales vientos se consideraban raros. “Afortunadamente, dijimos, debido a que estas características complican la reconstrucción de la emisión intrínseca del quásar, los astrónomos en nuestra colaboración que estudian el medio intergaláctico a lo largo de la línea de visión no las deseaban”, explica D’Odorico. “Inesperadamente, encontramos estos vientos muy comunes en el universo joven, lo que complicó nuestro análisis pero nos dio la oportunidad de descubrir un resultado muy importante”.


Imágenes simuladas de Webb del cuásar y el cuásar que rodea la galaxia


Más información:
M. Bischetti et al, Supresión del crecimiento de agujeros negros por fuertes salidas en corrimientos al rojo 5.8–6.6, Naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04608-1

Proporcionado por el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica

Cita: Los vientos de los agujeros negros ya no son como solían ser (13 de mayo de 2022) recuperado el 14 de mayo de 2022 de https://phys.org/news/2022-05-black-hole-longer.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Excepto para el uso justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

Leave a Comment