Agujeros negros supermasivos al principio

El Observatorio de Rayos X Chandra ha obtenido evidencias definitivas de que un quasar distante formado hace menos de 1000 millones de años tras el Big Bang contiene un agujero negro supermasivo completamente formado generando energía al mismo nivel que 20 trillones de soles. La existencia de tales agujeros negros masivos en esta temprana época del Universo desafía las teorías de formación de galaxias y agujeros negros supermasivos.

Los astrónomos Daniel Schwartz y Shanil Virani del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica de Cambridge, Massachussets observaron el quasar, conocido como SDSSp J1306, el cual está a 12,7 mil millones de años luz de distancia. Debido a que se estima que la edad del Universo es de 13,7 mil millones de años, podemos ver que el quasar se formó mil millones de años tras el Big Bang. Encontraron que la distribución de rayos X con energía, o espectro de rayos X, es indistinguible de los quasar más viejos cercanos. Así mismo, el brillo relativo en longitudes de ondas ópticas y de rayos X del SDSSp J1306 eran similares a este grupo cercano de quasars. Las observaciones ópticas sugieren que la masa de este agujero negro es aproximadamente de mil millones de la masa solar.

Imagen: NASA/CXC/D.Schwartz & S.Virani; Ilustración: CXC/M.Weiss.

Las evidencias de otros agujeros negros supermasivos de las primeras épocas se publicaron previamente por un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de California y el Reino Unido usando el satélite de rayos X XMM-Newton. Observaron el quasar SDSSp J1030 a una distancia de 12,8 mil millones de años luz y encontraron fundamentalmente el mismo resultado para el espectro de rayos X que los científicos del Smithsonian encontraron para el SDSSp J1306. La precisa localización de Chandra y el espectro para el SDSSp J1306 con propiedades muy similares eliminan cualquier sombra de duda acerca la existencia de agujeros negros supermasivos precoces.

“Estos dos resultados parecen indicar que la producción de rayos X de los agujeros negros supermasivos se ha mantenido fundamentalmente igual desde las primeras etapas del Universo”, dice Schwartz. “Esto implica que el agujero negro central que actúa como motor en una galaxia se formó muy pronto tras el Big Bang”.

Existe consenso general entre los astrónomos sobre que la radiación X que proviene de la vecindad de agujeros negros supermasivos está producida por un gas que es arrastrado hacia el agujero negro, y calentado a un nivel de temperatura de billones de grados. La mayor parte del gas arrastrado se concentra en un disco de rápida rotación, donde la parte interna del mismo tiene una atmósfera caliente o corona donde las temperaturas pueden alcanzar miles de millones de grados.

Aunque no se conoce la geometría precisa y detalle de la producción de rayos X, las observaciones de numerosos quasars, o agujeros negros supermasivos, han mostrado que muchos de ellos tienen un espectro similar de rayos X, especialmente a altas energías de rayos X. Esto sugiere que la geometría básica y el mecanismo son los mismos para estos objetos.

La extraordinaria similitud en los espectros de rayos X de los jóvenes agujeros negros supermasivos a otros mucho más viejos significa que los agujeros negros supermasivos y sus discos de acreción, estaban ya en ese lugar menos de mil millones de años tras el Big Bang. Una posibilidad es que se formasen agujeros negros con una masa de 100 Soles a partir del colapso de estrellas masiva en la joven galaxia y de forma subsiguiente, construyeran un agujero negro de mil millones de masas solares en el centro de la galaxia a través de la fusión y el gas de acreción.

Para contestar estas preguntas de cómo y cuándo se formaron estos agujeros negros supermasivos, los astrónomos planean usar exposiciones de Chandra muy profundas y otras investigaciones para identificar y estudiar quasars a edades incluso más tempranas.

El texto de Schwartz y Virani sobre SDSSp J1306 fue publicado el 1 de noviembre de 2004 en The Astrophysical Journal.

Chandra observó J1306 con su Cámara de Espectrómetro de CCD Avanzado (ACIS) durante aproximadamente 33 horas en Noviembre de 2003. El Centro de Vuelo Espacial Marshall de NASA en Huntsville, Alabama, dirige el programa Chandra para la Oficina de Ciencias del Espacio de NASA, Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, California, anteriormente TRW, Inc., fue el primer contratista de desarrollo para el observatorio. El Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones de vuelo y ciencia desde el Centro Chandra de rayos X en Cambridge, Massachussets


Fecha Original : 22 de Noviembre de 2004

Más información e imágenes disponibles en:
http://chandra.harvard.edu y http://chandra.nasa.gov

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