Los agujeros negros habrían sido comunes en el universo temprano

Con las imágenes de rayos-X más profundas a la fecha, los astrónomos encontraron la primera evidencia directa de que los masivos agujeros negros eran comunes en el universo temprano. El hallazgo realizado con el Observatorio Chandra muestra que agujeros negros muy jóvenes crecieron más agresivamente de lo previamente pensado, en tándem con el crecimiento de las galaxias que los hospedaban.

Al apuntar a Chandra a una región del cielo por más de seis semanas, los astrónomos obtuvieron lo que se conoce como el Campo Profundo Sur de Chandra (CDFS, Chandra Deep Field South) Esas imágenes se empezaron a obtener en un sondeo iniciado en 1999. Al combinar esos datos con imágenes ópticas e infrarrojas de Hubble, los astrónomos fueron capaces de buscar agujeros negros en 200 distantes galaxias de cuando el universo tenía entre 800 millones a 950 millones de años de edad (un corrimiento al rojo cosmológico, z, de entre 6 y 7).

"Hasta ahora no teníamos idea qué estaban los agujeros negros en estas tempranas galaxias o si existían", señaló Ezequiel Treister de la Universidad de Hawai, autor principal del estudio que aparecerá mañana en Nature (ya se encuentra online, ver abajo). "Ahora sabemos que están allí y que están creciendo mucho".

El súper crecimiento implica que los agujeros negros en el CDFS son versiones menos extremas de cuásares -objetos muy luminosos generados por material que cae a agujeros negros supermasivos. Sin embargo, las fuentes en el CDFS son unas cien veces más débiles y los agujeros negros son mil veces menos masivos que aquellos en cuásares.

Las observaciones hallaron que más del 30% de las galaxias distantes contienen agujeros negros supermasivos creciendo. Si se extrapola esos resultados a todo el cielo habría al menos 30 millones de agujeros negros supermasivos en el universo temprano. Este es un factor 10.000 veces mayor que el número estimado de cuásares en aquellos tiempos primitivos del cosmos.

"Parece que hemos encontrado toda una nueva población de agujeros negros bebé", comentó el coautor Kevin Schawinsky de la Universidad de Yale. "Pensamos que estos bebés crecerán en un factor de entre 100 y 1000, convirtiéndose finalmente en agujeros negros gigantes que vemos hoy casi 13 mil millones de años después".

Una población de jóvenes agujeros negros en el universo temprano había sido predicha, pero no observada. Cálculos detallados muestran que la cantidad de crecimiento de agujeros negros observada por este equipo es unas 100 veces mayor que las estimaciones previas.
Como los agujeros negros están envueltos por espesas nubes de gas y polvo, los telescopios ópticos no los pueden detectar frecuentemente. Sin embargo, las altas energías de la luz en rayos-X puede penetrar esas paredes.

Los físicos que estudian los agujeros negros quieren saber más acerca de los primeros y supermasivos agujeros negros que se formaron y cómo crecieron. Aunque ya se había encontrado evidencia de un crecimiento paralelo entre agujeros negros y galaxias en el universo cercano, los nuevos resultados de Chandra muestran que esta conexión comenzó antes de lo pensado.

"La mayoría de los astrónomos piensa que en el universo actual, agujeros negros y galaxias crecen de manera simbiótica", explicó Priya Natarajan, coautora del trabajo. "Hemos mostrado que esta relación existió desde mucho antes".

Se ha sugerido que los agujeros negros tempranos habrían jugado un rol importante en despejar la "niebla" cósmica del hidrógeno neutral que bañaba al universo temprano cuando las temperaturas se enfriaron luego del Big Bang. Sin embargo, el estudio de Chandra muestra que las "paredes" de polvo y gas detuvieron la radiación ultravioleta generada por agujeros negros por lo que no debieron ser los responsables de la llamada "reionización". Por lo tanto, las estrellas y no los agujeros negros son probablemente quienes hayan contribuido a salir de esa "edad oscura" del amanecer cósmico.