ADVANCED VISUALIZATION LAB, NATIONAL CENTER FOR SU
MADRID, 24 Ene. (EUROPA PRESS) -
Halos de materia oscura en rápido crecimiento que inhiben la formación estelar, pudieron liberar material para dar lugar a los primeros agujeros negros supermasivos en el Universo.
Una nueva investigación dirigida por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de Dublín, la Universidad Estatal de Michigan, la Universidad de California en San Diego, el Centro de Supercomputación de San Diego e IBM ofrece esta nueva y extremadamente prometedora vía para resolver este enigma cósmico.
El equipo demostró que cuando las galaxias se ensamblan extremadamente rápido, y en ocasiones de forma violenta, eso puede llevar a la formación de agujeros negros muy masivos. En estas galaxias raras, la formación de estrellas normal se interrumpe y la formación de agujeros negros se hace cargo.
El nuevo estudio encuentra que los agujeros negros masivos se forman en regiones densas sin estrellas que están creciendo rápidamente, dando la vuelta a la creencia aceptada de que la formación masiva de agujeros negros estaba limitada a regiones bombardeadas por la poderosa radiación de galaxias cercanas. Las conclusiones del estudio basado en simulación, publicado el 23 de enero en la revista Nature y respaldado por fondos de la National Science Foundation, la Unión Europea y la NASA, también encuentran que los agujeros negros masivos son mucho más comunes en el universo de lo que se pensaba anteriormente.
Los criterios clave para determinar dónde se formaron los agujeros negros masivos durante la infancia del universo se relacionan con el rápido crecimiento de las nubes de gas pre-galácticas que son los precursores de todas las galaxias actuales, lo que significa que la mayoría de los agujeros negros supermasivos tienen un origen común que se forma en este nuevo Escenario descubierto, dijo John Wise, profesor asociado del Centro de Astrofísica Relativista de la Escuela de Física de Georgia Tech y el autor correspondiente del artículo.
La materia oscura se colapsa en halos que son el pegamento gravitatorio para todas las galaxias. El rápido crecimiento temprano de estos halos impidió la formación de estrellas que habrían competido con los agujeros negros para que la materia gaseosa fluya hacia el área.
"En este estudio, hemos descubierto un mecanismo totalmente nuevo que desencadena la formación de agujeros negros masivos en halos de materia oscura en particular", dijo Wise en un comunicado. "En lugar de solo considerar la radiación, necesitamos observar la radide con que crecen los halos. No necesitamos tanta física para entenderlo, solo cómo se distribuye la materia oscura y cómo la gravedad afectará eso. La formación de un agujero negro masivo requiere estar en una región rara con una intensa convergencia de materia ".
Cuando el equipo de investigación encontró estos sitios de formación de agujeros negros en la simulación, al principio se quedaron perplejos, dijo John Regan, investigador en el Centro de Astrofísica y Relatividad en la Universidad de Dublín. El paradigma previamente aceptado era que los agujeros negros masivos solo podrían formarse cuando se exponen a altos niveles de radiación cercana.
"Las teorías anteriores sugirieron que esto solo debería ocurrir cuando los sitios estaban expuestos a altos niveles de formación de estrellas que matan a la radiación", dijo. "A medida que profundizamos, vimos que estos sitios estaban experimentando un período de crecimiento extremadamente rápido. Esa fue la clave. La naturaleza violenta y turbulenta de la rápida asamblea, el choque violento de los cimientos de la galaxia durante el nacimiento de la galaxia impidieron la formación normal de estrellas y dieron lugar a condiciones perfectas para la formación de agujeros negros. Esta investigación cambia el paradigma anterior y abre una nueva área de investigación".
La teoría anterior se basó en la intensa radiación ultravioleta de una galaxia cercana para inhibir la formación de estrellas en el halo que forma un agujero negro, dijo Michael Norman, director del Centro de Supercomputación de San Diego en la UC San Diego y uno de los autores del trabajo. "Si bien la radiación UV sigue siendo un factor, nuestro trabajo ha demostrado que no es el factor dominante, al menos en nuestras simulaciones", explicó.
La investigación se basó en Renaissance Simulation, un conjunto de datos de 70 terabytes creado en la supercomputadora Blue Waters entre 2011 y 2014 para ayudar a los científicos a comprender cómo evolucionó el universo durante sus primeros años.
