Antiguo Agujero Negro Rompe el 'Límite de Velocidad' Cósmico, Desafiando Múltiples Teorías

Estados Unidos - Agencia de Noticias Ekhbary

Antiguo Agujero Negro Desafía las Reglas Cósmicas, Revelando los Secretos del Crecimiento Acelerado

En un descubrimiento que podría remodelar nuestra comprensión del universo primitivo, un equipo internacional de astrónomos ha identificado un colosal agujero negro, conocido como ID830, que exhibe un comportamiento sin precedentes que desafía las leyes físicas establecidas. Este cuásar, situado en el pasado cósmico profundo, no solo supera el teórico 'límite de velocidad' para el crecimiento de los agujeros negros, sino que también emite simultáneamente una potente radiación de rayos X y ondas de radio—un fenómeno dual que anteriormente se consideraba astrofísicamente imposible.

ID830 representa un claro ejemplo de un agujero negro supermasivo (SMBH) prosperando en el amanecer cósmico. Se estima que su masa fue de 440 millones de masas solares hace aproximadamente 12 mil millones de años, cuando el universo tenía solo el 15% de su edad actual. Este inmenso tamaño lo hace más de 100 veces más pesado que Sagittarius A*, el SMBH en el centro de nuestra propia Vía Láctea.

El misterio reside en cómo ID830 alcanzó dimensiones tan colosales tan temprano en la historia cósmica. Típicamente, los agujeros negros se rigen por un proceso de autorregulación conocido como el 'límite de Eddington', que limita la tasa a la que pueden acrecentar materia. Este límite surge porque, a medida que los agujeros negros atraen gas y polvo, este material forma un disco de acreción arremolinado. Mientras la gravedad atrae materia hacia el agujero negro, la materia que cae también genera presión de radiación que empuja hacia afuera, obstaculizando una mayor acreción. Este equilibrio impone efectivamente un techo a la tasa de crecimiento de un agujero negro.

Sin embargo, ID830 parece superar significativamente este límite. Su luminosidad en rayos X sugiere que está acrecentando materia a una tasa aproximadamente 13 veces superior al límite de Eddington. Esta fase de rápido crecimiento se denomina 'acreción super-Eddington'. Los investigadores proponen varios mecanismos para explicar esta voracidad cósmica. Como explica el astrónomo Anthony Taylor de la Universidad de Texas en Austin, es 'perfectamente posible que un agujero negro consuma materia más rápido que el límite de Eddington durante un corto período de tiempo antes de que la presión de radiación se acumule para limitar la tasa de acreción'. Además, un agujero negro podría ser capaz de acrecentar materia de su disco ecuatorial mientras la presión de radiación expulsa materia de sus polos, reduciendo así la oposición directa a la afluencia de materia.

La existencia de agujeros negros tan masivos y activos en el universo primitivo concuerda con los recientes hallazgos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). El JWST ha revelado que los SMBH crecieron sorprendentemente rápido y en épocas cósmicas notablemente tempranas, desafiando las expectativas previas. Una hipótesis principal sugiere que las 'semillas' de estos primeros SMBH se originaron del colapso de las estrellas de Población III—las primeras y más masivas estrellas de la historia cósmica—que podrían haber formado agujeros negros con una masa superior a mil masas solares.

Sin embargo, incluso estas masivas 'semillas' requerirían un tiempo increíblemente largo, potencialmente cientos de millones de años, para alcanzar sus tamaños observados si solo estuvieran acrecentando al límite de Eddington. Esto hace que el crecimiento super-Eddington sea necesario para reconciliar las observaciones con los modelos teóricos. Los cálculos de los investigadores indican que ID830 podría haber logrado su inmenso crecimiento a través de una afluencia repentina de gas, posiblemente desencadenada por la ingestión de un gran cuerpo celeste, como una estrella gigante masiva o una nube de gas sustancial, que se acercó demasiado.

Lo que complica aún más el panorama de ID830 es su emisión simultánea de rayos X y ondas de radio. Se cree que la acreción super-Eddington suprime tales emisiones, particularmente los potentes chorros de radio a menudo asociados con los agujeros negros. Esta coexistencia inesperada sugiere procesos físicos que aún no están completamente capturados por los modelos actuales de acreción extrema y lanzamiento de chorros.

Se cree que las emisiones de rayos X se originan de una estructura llamada corona—una nube de plasma extremadamente caliente que orbita alrededor del agujero negro a velocidades cercanas a la de la luz. Se piensa que esta corona es generada por intensos campos magnéticos dentro del disco de acreción, creando una turbulenta nube de partículas energizadas a mil millones de grados. La NASA describe esta región como 'uno de los entornos físicos más extremos del universo'.

En conjunto, los comportamientos de ID830 que rompen las reglas sugieren que está atravesando una rara fase transitoria de hiper-consumo y expulsión vigorosa. Esta intensa ráfaga de alimentación ha energizado tanto sus chorros relativistas como su corona, haciendo que ID830 brille intensamente en múltiples longitudes de onda mientras expulsa enormes cantidades de radiación. El estudio de objetos tan extremos no solo nos ayuda a comprender los enigmáticos SMBH del universo primitivo, sino que también podría revelar aspectos nuevos e inesperados de la física fundamental.

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