Actualizado 02/06/2020 11:37:49 +00:00 CET

Un modelo para predecir el canal de crecimiento de los agujeros negros

Ilustración artística que describe los canales de crecimiento de los agujeros negros
Ilustración artística que describe los canales de crecimiento de los agujeros negros - M. Weiss

MADRID, 2 Jun. (EUROPA PRESS) -

Un nuevo modelo sobre el desarrollo de los agujeros negros, presentado por científicos del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian y Black Hole Initiative (BHI) , permite predecir si el crecimiento por acreción o por fusiones es dominante.

El modelo es válido desde el universo local hasta el corrimiento al rojo 10, o aproximadamente desde hoy hasta hace unos 13.000 millones de años, según sus autores, liderados por Avi Loeb, que dirige el Instituto de Astronomía de Harvard, y el astrofísico Fabio Pacucci, del BHI. Han presentado resultados en la reunión virtual 256 de la Sociedad Astronómica Americana y, simultáneamente, en The Astrophysical Journal.

El estudio sugiere que el principal canal de crecimiento depende de la masa del agujero negro y del desplazamiento al rojo. En el universo cercano, los agujeros negros pequeños crecen principalmente por acreción, mientras que los agujeros negros muy grandes crecen principalmente a través de fusiones. En el universo muy lejano hay una inversión: pequeños agujeros negros crecen principalmente por fusiones, grandes agujeros negros por acreción.

"Los agujeros negros pueden crecer de dos maneras. Pueden acumular masa del espacio a su alrededor o pueden fusionarse entre sí, formando un agujero negro masivo más", dijo Pacucci en un comunicado. "Actualmente creemos que los primeros agujeros negros comenzaron a formarse aproximadamente con la primera población de estrellas, hace más de 13.500 millones de años ". La pregunta es: ¿cómo crecieron estas" semillas "para formar la población muy amplia de agujeros negros que los científicos ahora detectan en el universo, desde los pequeños hasta los muy grandes ¿Monstruos que observamos brillando desde el otro lado del cosmos? agregó Loeb: "Podemos restringir su historia no solo detectando la luz sino también a través de ondas gravitacionales, las ondas en el espacio-tiempo que producen sus fusiones".

Según estudios anteriores, se predice que los agujeros negros que crecen principalmente por acreción rotarán mucho más rápido en sus ejes que los que crecen principalmente a través de fusiones. "Como la velocidad de rotación, o giro, afecta fundamentalmente la forma en que brilla la región alrededor de un agujero negro, estudiar la principal modalidad de crecimiento de los agujeros negros nos ayuda a tener una idea más clara de cuán brillantes pueden ser estas fuentes. Ya sabemos que la materia cae hacia el horizonte de eventos de los agujeros negros y, a medida que se acelera, también se calienta, y este gas comienza a emitir radiación ", dijo Pacucci. "Mientras más materia se acumule un agujero negro, más brillante será; es por eso que podemos observar objetos lejanos como agujeros negros supermasivos. Son mil millones de veces más masivos que el sol, y pueden para emitir enormes cantidades de radiación para poder observarlos incluso a miles de millones de años luz de distancia ". Loeb afirmó además que incluso si su entorno está libre de gases, "los agujeros negros pueden crecer en masa a través de las fusiones de galaxias".

Los agujeros negros y su crecimiento parecen jugar un papel clave en la evolución de las galaxias. "Creemos que cada galaxia contiene un agujero negro masivo en su centro, que regula la formación de estrellas en su anfitrión", dijo Pacucci. "Comprender cómo se formaron, crecieron y co-evolucionaron los agujeros negros con las galaxias es fundamental para nuestra comprensión y conocimiento del universo, y con este estudio, tenemos una pieza más del rompecabezas ".

La próxima generación de observatorios de rayos X y ondas gravitacionales basadas en el espacio, --incluidos Lynx, Athena, AXIS y LISA-- podrán detectar la mayoría de los agujeros negros investigados en este trabajo, hasta muy temprano en la historia del universo. Las observaciones futuras probarán el nuevo modelo y, en última instancia, ampliarán el conocimiento científico de la población de agujeros negros a través del tiempo cósmico.

"Ya probamos nuestro modelo con datos de agujeros negros cercanos, obteniendo resultados muy alentadores", dijo Pacucci. "Nuestro objetivo en este estudio fue proporcionar a la comunidad científica una teoría que describa cómo los agujeros negros pueden haber crecido durante la evolución del universo. Esto informará las decisiones sobre estrategias de observación con futuros telescopios espaciales, y sentará las bases para modelos que describen otros aspectos de la evolución del universo ".

Loeb también es optimista sobre el futuro: "Encontramos sorprendentemente grandes 'bebés' en las guarderías cósmicas de los agujeros negros, pero en las próximas décadas descubriremos quiénes eran sus padres".