El agujero negro supermasivo más lejano observado hasta ahora

Dibujo20171208 Photometry and near-infrared spectrum of the quasar J1342 0928 nature25180

¿Qué fue antes el huevo o la gallina? ¿Qué fueron antes las galaxias o los agujeros negros supermasivos? Se publica en Nature la observación del cuásar (quasar) más distante conocido, J1342+0928, con z = 7,54 (que sustituye en este puesto a J1120+0641 con z = 7,09). Un agujero negro supermasivo de 780 millones de masas solares que ya existía cuando el universo tenía 690 millones de años tras el big bang. Que sea tan masivo en una época tan temprana apunta a que, como los huevos, los agujeros negros supermasivos aparecieron primero. Futuras observaciones tendrán que confirmarlo.

Te recuerdo que z = 7,54 significa que en aquella época el radio del universo visible era 8,54 veces más pequeño. La primeras estrellas nacieron cuando el universo tenía unos 300 millones de años; eran muy masivas y su vida era muy corta, luego colapsaban formando agujeros negros de masa estelar. Explicar la formación de un objeto de unos 800 millones de masas solares por múltiples fusiones de agujeros negros de masa estelar en menos de 300 millones de años es muy difícil. Lo más razonable es que se formara por colapso de grandes nubes de gas de baja densidad (recuerda que la masa crece con el radio al cubo mientras el tamaño del agujero negro es proporcional al radio). Por tanto, el nuevo descubrimiento apoya los modelos de crecimiento rápido de los agujeros negros supermasivos.

Por supuesto, futuros estudios tendrán que confirmar si este cuásar es típico de su época, o solo una asombrosa excepción. El artículo es Eduardo Bañados, Bram P. Venemans, …, Jan Martin Winters, “An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5,” Nature (06 Dec 2017), doi: 10.1038/nature25180 [AAP SciAm]. Más información divulgativa en Charles Q. Choi, “Oldest Supermassive Black Hole Found from Universe’s Infancy,” Scientific American, 06 Dec 2017; Daniel Mediavilla, “El agujero negro más antiguo del universo”, Materia, El País, 07 Dic 2017;

Dibujo20171208 Black hole growth of three of the highest redshift most massive quasars nature25180

La estimación de la masa del agujero negro supermasivo en el centro de un cuásar se basa en su luminosidad. J1342+ 0928 es tan luminoso que bastaron 10 minutos para confirmar su desplazamiento al rojo. Se ha estimado su luminosidad bolométrica (tras las correcciones habituales) en 4 × 1014 L☉ (veces la luminosidad solar), lo que implica una masa de 7,8 +3,3 −1,9 × 108 M☉ (masas solares); es decir, se estima que la masa está entre 590 y 1110 millones de masas solares. Incluso el valor inferior es enorme.

La clave para la solución del misterio sobre quiénes fueron primero las galaxias o los agujeros negros supermasivos quizás sea que ambos surgieron, más o menos, de forma simultánea. Todo depende de la estadística de cuásares de gran masa con z > 7 que se logre observar en el próximo lustro, tras el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb. Por ello, los ansiosos tendrán que esperar, aunque por fortuna solo poco tiempo.


3 Comentarios

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PelauPelau

Una buena nueva para el modelo cosmológico de consenso. La metalicidad prácticamente nula de aquella época explica tanto al huevo como a la gallina. Observar que hay sólo huevos o sólo gallinas… eso sí sería un mal síntoma para el modelo.

Saludos.

ManuelbsManuelbs

La historia del universo parece un balance entre la fuerza de radiación (expansiva) y la gravedad (oclusiva).
Parece lógico que con las primeras anisotropías se formen objetos compactos. El agujero negro crece hasta que la radiación producida por la materia en acreción terminará frenando su crecimiento hasta la estabilidad, y ya tienes una galaxia. Es una simplificación pero no es descabellada.
Sobre que sea una excepción, me parece poco probable que en todo un universo para observar seamos tan afortunados y veamos el único caso. En general yo creo se asume que si se ha observado es que es un fenómeno relativamente corriente.

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