Astrónomos de la Universidad de Maynooth han explicado cómo se formaron agujeros negros supermasivos rápidamente después del Big Bang mediante simulaciones de galaxias tempranas caóticas. Estas condiciones permitieron que agujeros negros pequeños crecieran rápidamente devorando gas a tasas extraordinarias. Los hallazgos coinciden con observaciones del James Webb Space Telescope.
Uno de los misterios perdurables de la astronomía —cómo los agujeros negros supermasivos alcanzaron tamaños inmensos tan poco después del nacimiento del universo— podría tener una solución, según un estudio de investigadores de la Universidad de Maynooth en Irlanda. Publicado en Nature Astronomy, la investigación utiliza simulaciones avanzadas para mostrar que los entornos turbulentos y ricos en gas de las galaxias tempranas desencadenaron un crecimiento explosivo en los agujeros negros iniciales. El equipo, liderado por el candidato a doctorado Daxal Mehta en el Departamento de Física, se centró en agujeros negros formados apenas cientos de millones de años después del Big Bang. «Encontramos que las condiciones caóticas que existían en el universo temprano desencadenaron que agujeros negros pequeños y tempranos crecieran hasta convertirse en los agujeros negros supermasivos que vemos más tarde tras una frenesí alimenticio que devoró material a su alrededor», explicó Mehta. Estas simulaciones revelan que los llamados agujeros negros semilla ligeros, que comienzan con 10 a unas pocas centenas de veces la masa del Sol, se expandieron a decenas de miles de masas solares. Esto ocurrió mediante acreción super-Eddington, donde los agujeros negros ingirieron materia más rápido de lo que permiten los límites típicos de radiación, desafiando suposiciones previas de que solo semillas pesadas más grandes —hasta 100.000 masas solares desde el principio— podían alcanzar tales escalas. «Estos agujeros negros diminutos se pensaban previamente demasiado pequeños para crecer hasta los colosales agujeros negros observados en el centro de galaxias tempranas», señaló Mehta. «Lo que hemos demostrado aquí es que estos agujeros negros tempranos, aunque pequeños, son capaces de crecer de manera espectacularmente rápida, dadas las condiciones adecuadas.» El trabajo aborda rompecabezas del James Webb Space Telescope, que ha detectado agujeros negros masivos antes de lo esperado. «Este avance resuelve uno de los grandes rompecabezas de la astronomía», dijo el Dr. Lewis Prole, miembro del equipo. El líder, el Dr. John Regan, añadió: «Las semillas pesadas son algo más exóticas... Nuestras simulaciones muestran que los agujeros negros de masa estelar 'comunes' pueden crecer a tasas extremas en el universo temprano.» El cosmos temprano parece más dinámico de lo pensado, con una población mayor de tales agujeros negros. Esto podría moldear expectativas para la misión Laser Interferometer Space Antenna en 2035, que podría detectar fusiones de estos crecedores tempranos mediante ondas gravitacionales.