Un grupo de inusuales agujeros negros gigantes puede consumir excesivas cantidades de materia, de acuerdo con un nuevo estudio utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. Este hallazgo podría ayudar a los astrónomos a comprender cómo los mayores agujeros negros pudieron crecer tan rápidamente en el universo temprano
Los astrónomos saben desde hace tiempo que los agujeros negros supermasivos —con masas que van de millones a miles de millones de veces la masa del Sol, y ubicados en los centros de las galaxias— pueden engullir enormes cantidades de gas y polvo que caen ante su atracción gravitatoria. A medida que la materia se aproxima hacia estos agujeros negros, brilla con tanta intensidad que se pueden ver a miles de millones de años luz de distancia. Los astrónomos llaman cuásares a estos agujeros negros extremadamente voraces.
>Este nuevo resultado indica que algunos cuásares son aún más hábiles para devorar material que lo que los científicos conocían previamente.
«Incluso siendo famosos consumidores de prodigiosas cantidades de material, estos enormes agujeros negros parecen estar alimentándose a un enorme ritmo, al menos cinco a diez veces más rápido que los cuásares típicos», dice Bin Luo, de la Universidad de Penn State en State College, Pennsylvania, quien dirigió el estudio.
Luo y sus colegas examinaron los datos de 51 cuásares tomados por el Chandra que se encuentran a una distancia de entre aproximadamente 5.000 millones y 11.500 millones de años luz de la Tierra. Estos cuásares fueron seleccionados porque tenían una emisión inusualmente débil de ciertos átomos de carbono, en especial a longitudes de onda ultravioleta. Cerca del 65% de los quásares en este nuevo estudio resultaron ser mucho más débiles en los rayos X, en cerca de 40 veces en promedio, que los cuásares típicos.
La débil emisión atómica ultravioleta y el débil flujo de rayos X de estos objetos podrían ser una pista importante sobre la cuestión de cómo un agujero negro supermasivo absorbe materia. Las simulaciones por computadora muestran que, a bajos ritmos de flujo de entrada, la materia se arremolina hacia el agujero negro en un disco delgado. Sin embargo, si la tasa de flujo de entrada es alta, el disco puede hincharse de manera espectacular, debido a la presión de la alta radiación en un toroide, o rosquilla, que rodea la parte interior del disco.
«Esta imagen se ajusta a nuestros datos», dice el co-autor Jianfeng Wu, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, en Cambridge, Massachusetts. «Si un cuásar está incrustado en una estructura en forma de un grueso anillo de gas y polvo, la rosquilla absorberá gran parte de la radiación que se produce más cerca del agujero negro y evitará que impacte sobre el gas que se encuentra más lejos, dando como resultado una emisión atómica ultravioleta y de rayos X más débil».
También se vería afectado el equilibrio habitual entre el tirón hacia adentro de la gravedad y la presión hacia el exterior de la radiación.
«Se emite más radiación en una dirección perpendicular al grueso disco que a lo largo del disco, permitiendo que el material caiga a ritmos más altos», dijo el co-autor Niel Brandt, también de la Universidad de Penn State.
La implicación importante es que estos cuásares «de disco grueso» pueden albergar agujeros negros que crecen a un ritmo extraordinariamente rápido. Los estudios anteriores y los actuales realizados por diferentes equipos sugieren que estos cuásares podrían haber sido más comunes en el Universo temprano, sólo alrededor de mil millones de años después del Big Bang. Un crecimiento tan rápido también podría explicar la existencia de enormes agujeros negros, a veces incluso antes que eso.
Un artículo que describe estos resultados aparece en el número más reciente de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama dirige el programa Chandra para el Directorio de Misiones Científicas de la agencia en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra.
Leer más desde el Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA
Créditos:
Ilustración: CXC / M. Weiss
Imágenes de rayos X: NASA / CXC / Penn State / B. Luo et al.
Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti
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