El universo está plagado de agujeros negros supermasivos.El centro de la Vía Láctea está a solo 30.000 años luz de distancia.La mayoría de las galaxias tienen una, algunas de las cuales son más masivas que mil millones de estrellas.Sabemos que muchos agujeros negros supermasivos se formaron en los primeros días del universo.Por ejemplo, el cuásar TON 618 está alimentado por un agujero negro de 66 mil millones de masa solar.Debido a que su luz viaja casi 11 mil millones de años para llegar a nosotros, TON 618 ya era enorme cuando el universo tenía solo unos pocos miles de millones de años.Entonces, ¿cómo este agujero negro se hizo tan grande tan rápido?
Una ideaLas primeras estrellas eran gigantes.Una estrella con una masa de 10.000 o más del Sol tiene una vida muy corta y colapsará en un agujero negro masivo en un instante.Estos primeros agujeros negros actúan como semillas en el centro de la galaxia, consumiendo materia cercana para crecer rápidamente en tamaño.Algunos de ellos chocan y se fusionan para formar agujeros negros mucho más grandes.Un modelo razonable, pero las simulaciones por computadora han demostrado que este proceso lleva demasiado tiempo.Este proceso no puede crear un agujero negro del tipo visto en el universo primitivo, como TON 618.
Otra idea se conoce como escenario de colapso directo.En este modelo, pequeños agujeros negros supermasivos se forman todos a la vez.El gas denso en medio de las protogalaxias se enfría lo suficiente como para colapsar por su propio peso, formando un agujero negro.Debido a que estos agujeros negros son los más avanzados en masa, pueden convertirse rápidamente en los agujeros negros supermasivos que observamos.
Hasta ahora, no hemos podido observar agujeros negros de descomposición directa (DCBH).Hace varios años, se descubrieron dos candidatos DCBH con señales infrarrojas.Esto podría confirmarse cuando el telescopio espacial James Webb se lance a finales de este año (probablemente).Sin embargo, estudios recientes afirman que DCBH se puede observar como una señal de radio de DCBH.
Cuando un agujero negro consume activamente la materia que lo rodea, puede crear poderosos chorros de plasma caliente.Estos chorros son ondas de radio fuertes y son una de las formas en que identificamos los agujeros negros supermasivos.Un agujero negro en descomposición directa debería tener chorros similares, pero el material del chorro sería más denso.Y dado que los DCBH se formarán en el universo primitivo, sus señales de radio estarán más desplazadas hacia el rojo.Este último estudio afirma que las señales de radio del DCBH tienen una estructura similar, pero se distinguen fácilmente de los chorros de radio que vemos hoy.La firma también es diferente de los chorros producidos por el agujero negro semilla.
Desafortunadamente, estas fuentes de radio de alto corrimiento al rojo actualmente no son visibles para los radiotelescopios.Sin embargo, deben ser lo suficientemente brillantes para ser detectables en matrices de kilómetros cuadrados (SKA) y las matrices muy grandes propuestas de próxima generación (ngVLA).
referencia:Yue, B. y A. Ferrara.“Señales de radio de los primeros agujeros negros de descomposición directa.”Aviso mensual de la Royal Astronomical Society 506.4 (2021): 5606–5618.