De semillas galácticas a gigantes cósmicos: la evolución de los agujeros negros supermasivos

MadridCientíficos empiezan a comprender cómo los agujeros negros supermasivos alcanzan tamaños tan colosales. Un grupo de astrónomos de Penn State ha estudiado el crecimiento de estos agujeros negros a lo largo de 12 mil millones de años. Para ello, utilizaron nuevas observaciones de rayos X y simulaciones por computadora.

Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de las galaxias y tienen una masa que va desde millones hasta miles de millones de veces la del Sol. Este estudio analiza cómo estos agujeros negros han crecido desde 1.800 millones de años después del inicio del Universo hasta la actualidad, que es 13.800 millones de años más tarde.

Descubrimientos sobre los agujeros negros:

• Los agujeros negros crecen al acumular gas frío de sus galaxias anfitrionas.
• También se expanden mediante la fusión con otros agujeros negros supermasivos durante las colisiones galácticas.
• El crecimiento por acreción se puede monitorizar utilizando datos de rayos X.
• Las fusiones han contribuido significativamente a su crecimiento, especialmente en los últimos 5 mil millones de años.

El equipo está compuesto por Fan Zou, un estudiante de posgrado de Penn State y autor principal de los estudios, junto con investigadores de varias instituciones. Analizaron datos de:

• El Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA
• XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea
• El telescopio eROSITA del Instituto Max Planck

Estudiaron el crecimiento de agujeros negros en más de 1.3 millones de galaxias, incluyendo más de 8,000 agujeros negros de rápido crecimiento. Este gran número de muestras les permitió llegar a conclusiones sólidas.

Estudios demuestran que las galaxias más grandes tienden a expandir sus agujeros negros más rápidamente al absorber materia. Este patrón se observa en todas las épocas del universo. Los investigadores emplearon simulaciones de supercomputadoras del proyecto IllustrisTNG para seguir este crecimiento a través de las fusiones de galaxias.

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Su método utiliza datos reales sobre cómo los agujeros negros ganan masa y los combina con modelos computarizados de fusiones de agujeros negros. Este enfoque proporciona la comprensión más clara sobre el crecimiento de los agujeros negros supermasivos. La mayor parte del crecimiento proviene de materia que cae en el agujero negro, pero las fusiones también han sido importantes, especialmente en tiempos cósmicos recientes.

Las investigaciones revelan que los agujeros negros muy grandes crecieron a mayor velocidad cuando el Universo era joven. La cantidad de estos agujeros negros dejó de aumentar hace aproximadamente 7 mil millones de años.

Científicos investigaron el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, el cual tiene una masa equivalente a 4 millones de veces la de nuestro Sol. Sus descubrimientos sugieren que este agujero negro aumentó de tamaño en una etapa posterior de la historia del universo.

El equipo de investigación está formado por:

• Zhibo Yu, estudiante de posgrado en Penn State
• Hyungsuk Tak, profesor asistente en Penn State
• Elena Gallo, de la Universidad de Michigan
• Bin Luo, de la Universidad de Nanjing, China
• Qingling Ni, del Instituto Max Planck, Alemania
• Yongquan Xue, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
• Guang Yang, de la Universidad de Groningen, Países Bajos

Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., el Centro de Rayos X Chandra y la Universidad Estatal de Pensilvania. Además, los resultados de la simulación IllustrisTNG compartidos con la comunidad científica también fueron cruciales para realizar este trabajo.