Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un cuásar inusual en el universo temprano, albergando un agujero negro supermasivo que crece a una velocidad asombrosa. Este objeto, observado por investigadores de la Universidad de Waseda y Tohoku, desafía las teorías actuales al devorar materia hasta 13 veces más rápido de lo esperado, según ScienceDaily.com.
Este hallazgo es particularmente intrigante porque el agujero negro no solo experimenta un crecimiento acelerado, sino que también emite intensos rayos X y un fuerte chorro de radio. Muchos modelos teóricos sugieren que estas características no deberían coexistir durante fases de crecimiento tan extremas, lo que convierte a este cuásar en un objeto raro y revelador para la astrofísica.
Los agujeros negros supermasivos, con masas que van desde millones hasta miles de millones de veces la del Sol, residen en el centro de la mayoría de las galaxias. Su crecimiento se produce al atraer gas circundante, formando un disco de acreción. La gran pregunta es cómo algunos de estos gigantes lograron ser tan masivos tan temprano en la historia cósmica.
El crecimiento acelerado de un agujero negro
Una explicación propuesta para este crecimiento temprano y rápido es la acreción super-Eddington. Bajo condiciones estándar, la radiación liberada por el material que cae ejerce una presión hacia afuera, lo que limita la velocidad de crecimiento de un agujero negro. Este tope teórico se conoce como el límite de Eddington.
Sin embargo, ciertos entornos extremos pueden permitir que los agujeros negros superen este límite por períodos cortos, lo que lleva a aumentos muy rápidos de masa. Para investigar este fenómeno en el universo temprano, los investigadores utilizaron el espectrógrafo de infrarrojo cercano (MOIRCS) del Telescopio Subaru.
Rastreado el movimiento del gas cerca del cuásar y analizando la línea de emisión Mg II (2800 Å), el equipo pudo estimar la masa del agujero negro. Los resultados indican que este agujero negro supermasivo, que existió hace unos 12 mil millones de años, está acumulando materia a aproximadamente 13 veces el límite de Eddington, basándose en mediciones de rayos X.
Un cuásar que desafía las expectativas
Lo que distingue a este objeto es su comportamiento en diferentes longitudes de onda de luz. Muchos modelos teóricos predicen que, durante el crecimiento super-Eddington, los cambios en la estructura interna del flujo de acreción deberían debilitar la emisión de rayos X y suprimir la actividad del chorro.
En contra de estas predicciones, este cuásar permanece brillante en rayos X y es fuertemente «radio-loud» al mismo tiempo. Los hallazgos sugieren que el agujero negro está creciendo a un ritmo extremo, mientras mantiene una corona activa y un potente chorro. Esta combinación inusual apunta a procesos físicos que los modelos actuales aún no explican completamente.
El equipo sugiere que el cuásar podría estar siendo observado durante un breve período de transición, posiblemente tras una afluencia repentina de gas. Un aumento rápido de material impulsa al agujero negro a un estado super-Eddington.
Durante este tiempo limitado, tanto la corona emisora de rayos X como el chorro de radio permanecen altamente energizados, antes de que el sistema se asiente gradualmente en un modo de crecimiento más típico. Si esta interpretación es correcta, el objeto ofrece una oportunidad única para estudiar el crecimiento de los agujeros negros a medida que cambian con el tiempo en el universo temprano.
La potente señal de radio indica que el chorro transporta suficiente energía para afectar su entorno. Estos chorros pueden calentar o alterar el gas dentro de la galaxia anfitriona, lo que podría influir en la formación estelar y en cómo evolucionan conjuntamente las galaxias y sus agujeros negros centrales.
La relación entre el crecimiento super-Eddington y la retroalimentación impulsada por chorros aún no se comprende bien. Este cuásar proporciona un punto de referencia valioso para probar nuevas ideas y profundizar en nuestra comprensión de los agujeros negros, como se detalla en información de la Agencia Espacial Europea (ESA). La Dra. Sakiko Obuchi, de la Universidad de Waseda, autora principal del estudio, destaca que «este descubrimiento puede acercarnos a comprender cómo los agujeros negros supermasivos se formaron tan rápidamente» en los albores del cosmos.
