Los agujeros negros supermasivos activos pueden ser más raros de lo que se pensaba anteriormente.

Es posible que haya menos agujeros negros supermasivos que experimenten períodos de crecimiento acelerado de lo que los astrónomos habían sospechado.

Cada gran galaxia conocida alberga un gigantesco agujero negro en su centro. Algunos de esos gigantes experimentan ráfagas de refuerzo, tiempo durante el cual arden intensamente. Pero observaciones recientes del Telescopio Espacial James Webb revelaron muchos menos agujeros negros activos de lo esperado, informan los investigadores en un artículo presentado el 22 de agosto en arXiv.org.

Si se confirma, el hallazgo plantea preguntas sobre cómo algunos agujeros negros supermasivos llegaron a ser tan grandes y qué impacto, si es que tienen alguno, tienen en las galaxias que habitan.

Los agujeros negros enormes, como el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, tienden a ser bastante silenciosos (SN: 28/6/23). Pero ocasionalmente, una oleada de detritos interestelares cae sobre ellos, a menudo después de una colisión con otra galaxia, creando lo que se llama un núcleo galáctico activo, o AGN. Aquí, el corazón de la galaxia anfitriona emite grandes cantidades de luz en todas las longitudes de onda a medida que se calienta el flujo de material que gira alrededor del agujero negro. Un AGN no sólo puede eclipsar a sus galaxias anfitrionas, sino que también son las fuentes de luz persistentes más brillantes del universo.

En 2017, la astrónoma Allison Kirkpatrick de la Universidad de Kansas en Lawrence y sus colegas predijeron que los ojos infrarrojos del JWST encontrarían muchos de estos agujeros negros activos basándose en observaciones de otros telescopios infrarrojos espaciales menos sensibles. En el nuevo estudio, Kirkpatrick y su equipo dirigieron el JWST hacia una franja de cielo bien estudiada donde, en 2008, el Telescopio Espacial Spitzer había encontrado firmas infrarrojas de núcleos galácticos activos en casi un tercio de las 19 galaxias que estudió.

Esas galaxias, vistas como estaban en el pico de formación estelar cósmica hace aproximadamente 10 mil millones de años, eran todas relativamente brillantes y masivas. JWST es mucho más sensible que Spitzer, por lo que es capaz de detectar galaxias más débiles y de tamaño promedio en la misma época, más comparables en tamaño a la Vía Láctea. Y, sin embargo, de las casi 500 galaxias que detectó JWST, todas observadas por primera vez, sólo el 6 por ciento parece contener núcleos galácticos activos, informa el equipo.

"En realidad, estamos sondeando una nueva población" de galaxias, dice Tonima Tasnim Ananna, astrónoma de la Universidad Estatal Wayne en Detroit, que no participó en el estudio. Los nuevos datos provienen de los confines del universo, una región ahora más accesible que nunca gracias a JWST.

Las galaxias nuevas para nosotros parecen estar llenas de polvo interestelar. Por lo tanto, es posible, dice Kirkpatrick, que agujeros negros de rápido crecimiento se escondan en estas galaxias polvorientas distantes, y los investigadores simplemente no tienen la capacidad técnica para identificarlos todavía.

Si realmente no hay tantos de estos agujeros negros de rápido crecimiento como se pensaba, alteraría la comprensión de los astrónomos sobre la formación de agujeros negros y galaxias. Los agujeros negros supermasivos pueden pesar tanto como varios millones (o incluso varios miles de millones) de soles. Se cree que la fase AGN es un paso importante para reunir tanta masa

"Tal vez no todas las galaxias pasan por esta fase activa, [y] sus agujeros negros crecen con bastante lentitud", dice Kirkpatrick. Esto significaría que algunos agujeros negros supermasivos tendrían que haber comenzado siendo relativamente grandes, en lugar de crecer a partir de objetos comparablemente pequeños.

Y un agujero negro activo no crece rápidamente de forma aislada. También afecta a su galaxia anfitriona. "Hace mucho, mucho calor" en un AGN, dice Kirkpatrick. Eso puede dificultar que la galaxia anfitriona forme estrellas, que necesitan gas relativamente frío para comenzar.

Y la presión de radiación alrededor de un agujero negro supermasivo que se acumula rápidamente puede ser lo suficientemente poderosa como para provocar vientos "como un billón de huracanes que azotan su galaxia", dice Kirkpatrick. Estos vientos podrían, a su vez, hacer que las cosas cerca del centro de la galaxia sean demasiado inestables para que se formen planetas capaces de sustentar vida, dice. Pero si muchos agujeros negros no pasan por una fase AGN, es posible que no estén influyendo mucho en sus galaxias anfitrionas

Otra explicación para la aparente escasez de agujeros negros activos en los nuevos datos del JWST es que muchos agujeros negros supermasivos podrían crecer a través de breves y periódicas ráfagas de actividad. En ese caso, habrían influido en la galaxia que los rodeaba, pero tales explosiones serían prácticamente indetectables.

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Si los agujeros negros “simplemente parpadean durante breves períodos de tiempo”, dice Kirkpatrick, “nunca encontrarás estas cosas. Nunca podrás entender cómo crecen los agujeros negros”.

Es posible que pronto haya más respuestas: Kirkpatrick planea utilizar JWST nuevamente en enero para realizar una búsqueda aún mayor. En lugar de las casi 500 galaxias utilizadas en este estudio, dice: "Probablemente voy a tener 4.000 galaxias para observar ahora".

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