Dos nuevos estudios que emplean datos obtenidos con el observatorio
de rayos X Chandra y otros telescopios de la NASA evidencian que el
crecimiento de los mayores agujeros negros del Universo está superando
la tasa de formación de estrellas en las galaxias en las que están
situados.
Durante muchos años, los astrónomos han obtenido datos sobre la
formación de estrellas en las galaxias y del crecimiento de los agujeros
negros supermasivos (es decir, aquellos que tienen masas de millones o
miles de millones de veces la del Sol) situados en sus centros. Estos
datos sugerían que los agujeros negros y las estrellas en sus galaxias
anfitrionas crecían a la vez.
Hoy, los resultados de dos grupos de investigadores independientes
señalan que los agujeros negros de las galaxias masivas han crecido
mucho más rápidamente que en las menos masivas.
“Estamos intentando reconstruir una carrera que empezó hace miles de millones de años” dice Guang Yang de la Penn State University que ha dirigido unos de los estudios. “Estamos empleando datos extraordinarios obtenidos con diferentes telescopios para entender como se desarrolla esta competición cósmica”.
Empleando grandes cantidades de datos del observatorio de rayos X
Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble y de otros
observatorios, Yang y sus colaboradores han estudiado la tasa de
crecimiento de los agujeros negros de las galaxias a distancias entre
los 4.300 y 12.200 millones de años luz de la Tierra. Los datos de rayos
X incluían los publicados en el Chandra Deep Field-South & North y
en el COSMOS-Legacy.
Los científicos calcularon la relación existente entre la tasa de
crecimiento de un agujero negro supermasivo y la de crecimiento de las
estrellas en la galaxia anfitriona. Una idea común es que esta relación
era aproximadamente constante en todas las galaxias.
En contra, Yang y sus colaboradores encontraron que esta proporción
es mucho mayor para las galaxias más masivas. Para las galaxias que
contienen unas 100 mil millones de masas solares de estrellas, la
proporción es aproximadamente diez veces superior a la de las galaxias
que contienen del orden de 10 mil millones de masas solares de
estrellas.
“Una pregunta obvia es: ¿Por qué?”, señala el co-autor del trabajo Niel Brandt, de la Penn State University. “Quizás las galaxias masivas son más efectivas a la hora de alimentar con gas frío a sus agujeros negros supermasivos centrales que las menos masivas”.
Otro grupo de científicos halló, de forma independiente, que el
crecimiento de los agujeros negros más masivos ha superado al de las
estrellas en sus galaxias anfitrionas. Mar Mezcua, del Instituto de
Ciencias del Espacio (ICE, CSIC) y del Institut d’Estudis Espacials de
Catalunya (IEEC) y sus colaboradores estudiaron agujeros negros en
algunas de las galaxias más brillantes y masivas del Universo.
Estudiaron 72 de ellas ubicadas en el centro de cúmulos de galaxias que
se encuentran a distancias en torno a 3.500 millones de años luz de la
Tierra. El estudio empleó datos de rayos X procedentes de Chandra y
datos en las longitudes de onda de
radio del Australia Telescope Compact Array, del Karl G. Jansky Very Large Array y del Very Long Baseline Array de Estados Unidos.
radio del Australia Telescope Compact Array, del Karl G. Jansky Very Large Array y del Very Long Baseline Array de Estados Unidos.
Mar Mezcua y sus colaboradores estimaron las masas de los agujeros
negros de estos cúmulos de galaxias empleando una conocida relación
entre las masa de un agujero negro y la emisión en radio y rayos X
asociada a él. Hallaron que las masas de los agujeros negros eran diez
veces mayores que las estimadas por otro método que asumía que los
agujeros negros y sus galaxias crecían a la vez.
“Hemos hallado agujeros negros que son mucho más grandes de lo que esperábamos”, dijo Mar Mezcua. “Quizás empezaron antes la carrera para crecer o, quizás, han tenido una ventaja en su velocidad de crecimiento que ha durado miles de millones de años”.
Los investigadores se encontraron con que casi la mitad de los
agujeros negros de su muestra tenían unas masas de, como mínimo, 10 mil
millones de veces la masa del Sol, lo que los sitúa en una categoría de
masa extrema que algunos astrónomos denominan agujeros negros
“ultramasivos”.
“Sabemos que los agujeros negros son objetos extremos”, dice la coautora Julie Hlavacek-Larrondo de la Universidad de Montreal, “por lo que posiblemente no sorprenda que los ejemplos más extremos rompan las reglas que pensábamos que deberían seguir”.
El trabajo de Mar Mezcua y colaboradores ha sido publicado por la
revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) este
febrero y se encuentra disponible en línea
(https://arxiv.org/abs/1710.10268). El artículo de Yang et al. ha sido
aceptado y se publicará en el número de abril de la misma revista
(también se encuentra disponible en línea: https://arxiv.org/abs/1710.09399).
El Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA en Huntsville,
Alabama, gestiona el programa Chandra para la Dirección de la Misión de
Ciencia de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical
Observatory de Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de
ciencia y vuelo de Chandra.
IEEC
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