Webb detecta la fusión de agujeros negros más distante hasta la fecha
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb para encontrar evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus agujeros negros masivos cuando el universo tenía solo 740 millones de años. Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se ha detectado tan temprano en el universo.
Los astrónomos han encontrado agujeros negros supermasivos con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol en la mayoría de las galaxias más masivas en el universo local, incluyendo en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se cree que estos agujeros negros han tenido un gran impacto en la evolución de las galaxias en las que residen. Sin embargo, los científicos aún no comprenden completamente cómo estos objetos crecieron para volverse tan masivos.
Ahora, el Webb está arrojando nueva luz sobre el crecimiento de estos colosos en el universo temprano, proporcionando evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus agujeros negros masivos cuando el universo tenía solo 740 millones de años.
El sistema identificado ha sido nombrado como ZS7.
50 millones de veces la masa del Sol
Los agujeros negros masivos que están acumulando materia activamente tienen características espectrográficas distintivas que permiten a los astrónomos identificarlos. Para galaxias muy distantes, como las de este estudio, tales firmas son inaccesibles desde la Tierra y solo se pueden ver con Webb.
«Encontramos evidencia de gas muy denso con movimientos rápidos en las proximidades del agujero negro, así como gas caliente y altamente ionizado iluminado por la radiación energética producida típicamente por agujeros negros en sus episodios de acreción», explicó Hannah Übler de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, autora principal del estudio publicado en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «Gracias a la nitidez sin precedentes de sus capacidades de imagen, Webb también permitió a nuestro equipo separar espacialmente los dos agujeros negros».
El equipo descubrió que uno de los dos agujeros negros tiene una masa que es 50 millones de veces la masa del Sol.
«La masa del otro agujero negro probablemente sea similar, aunque es mucho más difícil de medir porque este segundo agujero negro está enterrado en gas denso», explicó el miembro del equipo Roberto Maiolino de la Universidad de Cambridge y el University College de Londres.
«Nuestros hallazgos sugieren que la fusión es una ruta importante a través de la cual los agujeros negros pueden crecer rápidamente, incluso en el amanecer cósmico», explicó Übler. «Junto con otros hallazgos relacionados del Webb, nuestros resultados también muestran que los agujeros negros masivos han estado dando forma a la evolución de las galaxias desde el principio».
Esta imagen muestra la ubicación del sistema de galaxias ZS7 del programa JWST PRIMER. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, D. Magee, P. G. Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino, et. al.
«La masa estelar del sistema que estudiamos es similar a la de nuestro vecino, la Gran Nube de Magallanes», comentó el miembro del equipo Pablo G. Pérez-González del Centro de Astrobiología (CAB), CSIC/INTA, en España. «Podemos intentar imaginar cómo podría verse afectada la evolución de las galaxias en fusión si cada galaxia tuviera un agujero negro supermasivo tan grande o más grande que el que tenemos en la Vía Láctea».
Ondas gravitacionales
Los astrónomos también señalan que una vez que los dos agujeros negros se fusionen, generarán ondas gravitacionales.
Eventos como este serán detectables con la próxima generación de observatorios de ondas gravitacionales, como la próxima misión de Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), que fue recientemente aprobada por la Agencia Espacial Europea y será el primer observatorio basado en el espacio dedicado al estudio de ondas gravitacionales.
«Los resultados del Webb nos indican que los sistemas más ligeros detectables por LISA deberían ser mucho más frecuentes de lo que se asumía anteriormente», compartió la Científica Principal del Proyecto LISA, Nora Luetzgendorf de la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos. «Lo más probable es que nos haga ajustar nuestros modelos para las tasas de LISA en este rango de masa. Esto es solo la punta del iceberg».
La investigación continúa
El equipo autor de la detección ha sido recientemente galardonado con un nuevo Programa Grande en el Ciclo 3 de observaciones de Webb, para estudiar en detalle la relación entre los agujeros negros masivos y sus galaxias anfitrionas en el primer billón de años.
Un componente importante de este programa será buscar sistemáticamente y caracterizar fusiones de agujeros negros. Este esfuerzo determinará la velocidad a la que ocurre la fusión de agujeros negros en épocas cósmicas tempranas y evaluará el papel de la fusión en su crecimiento temprano y la velocidad a la que se producen las ondas gravitacionales desde el amanecer de los tiempos.
Fuente: ESA/Webb. Edición: MP.
