Hallan agujero negro devorando materia a un ritmo 40 veces mayor que el límite de Eddington

Un equipo de astrónomos cree haber encontrado un agujero negro en el universo temprano devorando materia a un ritmo 40 veces mayor que el límite de Eddington.

El equipo, dirigido por el Observatorio Internacional Gemini y el astrónomo Hyewon Suh de NSF NOIRLab, examinó una muestra de galaxias del estudio del legado COSMOS del Observatorio de rayos X Chandra utilizando el JWST. Las galaxias identificadas son brillantes en el espectro de rayos X, pero no son visibles en el espectro óptico ni en el infrarrojo cercano. Sin embargo, el JWST es una cámara infrarroja especialmente sensible que permite realizar observaciones.

Entre las galaxias observadas se encontraba una llamada LID-568, que destaca por ser particularmente brillante en rayos X. Debido a que no pudieron determinar la posición precisa utilizando únicamente observaciones de rayos X, el equipo utilizó el espectrógrafo de campo integral en el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de JWST.

«Una tecnología única en NIRSpec que le permite obtener esos 100 espectros simultáneos es un sistema microelectromecánico llamado ‘conjunto de microobturadores’. Las células de microobturadores de NIRSpec, cada una aproximadamente del ancho de un cabello humano, tienen tapas que se abren y cierran cuando un se aplica un campo magnético», explica la NASA sobre el instrumento. «Cada celda se puede controlar individualmente, lo que permite abrirla o cerrarla para ver o bloquear una parte del cielo. Es esta capacidad de ajuste la que permite que el instrumento realice espectroscopia en tantos objetos simultáneamente».

Ver LID-568 usando este instrumento permitió al equipo ver la galaxia y la región circundante, encontrando inesperadas y poderosas salidas de gas alrededor del agujero negro supermasivo de la galaxia.

«Este resultado fortuito añadió una nueva dimensión a nuestra comprensión del sistema y abrió interesantes vías para la investigación», dijo Suh en un comunicado.

Visto tan sólo 1.500 millones de años después del Big Bang, el equipo cree que este agujero negro estaba consumiendo materia más rápido de lo que creíamos posible. De hecho, el equipo escribe en su estudio que estaba «acumulando en más del 4.000% del límite en el que la presión de radiación excede la fuerza de atracción gravitacional del agujero negro», conocido como límite de Eddington.

Esto no significa que el agujero negro esté superando algún límite. El límite de Eddington se aplica generalmente a las estrellas, siendo el punto en el que la presión radiativa saliente vence la gravedad y separa una estrella. Se sabe que los agujeros negros superan este límite hasta ahora, pero esto sugiere un frenesí de alimentación particularmente rápida, que podría ayudar a explicar otros misterios.

«Este caso extremo muestra que un mecanismo de alimentación rápida por encima del límite de Eddington es una de las posibles explicaciones de por qué vemos estos agujeros negros tan pesados ​​tan temprano en el universo», afirma la astrónoma y coautora del Observatorio Internacional Gemini/NSF NOIRLab, Julia Scharwächter. dicho.

Los astrónomos han tenido dificultades recientes para explicar el tamaño de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias y la gran brecha de masa entre ellos y los agujeros negros de masa estelar ordinarios. Hay sugerencias de que podrían haber comenzado a partir de «semillas ligeras» (pequeños agujeros negros que acumulan masa hasta hacerse grandes) o «semillas pesadas» (agujeros negros más grandes que se formaron mediante el colapso directo de nubes de gas sin una etapa estelar).

«El descubrimiento de un agujero negro en acreción súper Eddington sugiere que una porción significativa del crecimiento masivo puede ocurrir durante un solo episodio de alimentación rápida, independientemente de si el agujero negro se originó a partir de una semilla liviana o pesada», explicó Suh.

El equipo cree que el agujero negro podría estar sufriendo un estallido de acreción súper-Eddington y sugirió que podría ser algo que suceda de forma episódica. Se planean más observaciones de seguimiento utilizando el JWST.

El estudio se publica en Nature Astronomy.