Un nuevo estudio explica que el viento de los agujeros negros, que se puede observar en las galaxias cercanas a nuestro entorno, no es comparable al que tenía lugar en las primeras etapas del universo. En aquel entonces, eran un fenómeno mucho más potente…

El viento de los agujeros negros en el pasado

En los primeros 1000 millones de años del universo, los vientos procedentes de los agujeros negros supermasivos, en el centro de galaxias grandes, eran muy frecuentes. Eran mucho más potentes, también, que lo que se observa en la actualidad. Hasta el punto de frenar el crecimiento de los agujeros negros supermasivos que los originaban. Es lo que se plantea en un nuevo estudio. Se basa en las observaciones de 30 quásares, con la ayuda del Telescopio Muy Grande. Se encuentra en el Observatorio Paranal, del Observatorio Austral Europeo, en Chile.

El viento de los agujeros negros supermasivos
Concepto artístico de un agujero negro supermasivo distante. Crédito: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Los quásares son fuentes, similares a un punto, extremadamente brillantes y localizados en el centro de galaxias lejanas. Su emisión es el producto de la actividad de los agujeros negros supermasivos (en el centro de esas galaxias) absorbiendo grandes cantidades de material. Las galaxias anfitrionas, de estos quásares, fueron observadas en las primeras etapas del cosmos. Aproximadamente, cuando el universo tenía entre 500 y 1000 millones de años. Es la primera vez, explican los investigadores, en el que se ha llevado a cabo algo como lo que han observado.

Nunca se había logrado medir qué porcentaje, de esos quásares, muestran vientos de agujeros negros. En el universo más cercano a nosotros, añaden, ese viento de agujeros negros no es muy abundante, ni muy intenso. En su infancia eran muy frecuentes, con velocidades que alcanzaban hasta el 17% de la de la luz. Añadían una gran cantidad de energía a la galaxia en la que se encontraban. La mitad de los quásares, analizados en este estudio, muestran viento de agujeros negros. Así que son mucho más frecuentes que en nuestro entorno.

La potencia del viento de los agujeros negros

No solo eso, ese viento es 20 veces más potente que lo que se observa en los quásares más cercanos. Estos últimos datan de cuándo el universo tenía unos 4000 millones de años. Las observaciones de esto agujeros negros, explican los investigadores, muestran que crecen mucho más rápido que las galaxias en las que se encuentran. En el universo cercano, sin embargo, se ha visto que tanto galaxias como agujeros negros evolucionan conjuntamente. Esto apunta a la presencia de un mecanismo que, en algún momento, ralentizó su crecimiento.

Los investigadores explican, en este punto, que el viento de los agujeros negros es el mecanismo que provoca que el ritmo de crecimiento del agujero negro supermasivo se ralentice y se parezca al de la galaxia. La energía proporcionada por el viento de los agujeros negros habría provocado, simplemente, que menos material se precipitase a su interior. En este sentido, en el estudio se añade que se ha identificado en qué momento ese viento se convirtió en gran protagonista. Algo que ayudará a conocer mejor cómo crecieron y se desenvolvieron con sus galaxias.

Esto permitirá definir mejor las fases iniciales y de crecimiento de los agujeros negros y de sus galaxias. Algo que ayudará a tener mejores modelos para describir la formación de las primeras galaxias. El descubrimiento ha sido posible gracias a los datos recogidos por el instrumento X-shooter, con un total de unas 250 horas de observación. Los quásares están entre los objetos más brillantes de la infancia del universo. Sin embargo, al estar tan lejos de nosotros, su brillo en el cielo es tremendamente tenue. Por lo que hace falta mucho tiempo para observarlos.

Algo que se sospechaba desde hace un tiempo

En los últimos años, explican los investigadores, ha habido señales que apuntaban a que los agujeros negros supermasivos, con más de 1000 millones de masas solares, podían desencadenar grandes vientos, capaces de viajar hasta al 20% de la velocidad de la luz. Los datos recogidos permiten confirmar estas sospechas. Con más datos y observaciones, en el futuro, se podrá tener una mejor comprensión de cómo afecta el viento de los agujeros negros a la formación y evolución de galaxias como la Vía Láctea. Algo que esperan responder próximamente.

Esta simulación por ordenador muestra un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia. Crédito: NASA, ESA, y D. Coe, J. Anderson, y R. van der Marel (STScI)

Ya han anunciado que seguirán adelante con sus observaciones. Lo más interesante es que, en realidad, el programa en el que participan estos investigadores no fue diseñado con este objetivo en mente. El propósito era estudiar el gas intergaláctico (es decir, entre galaxias) en las primeras etapas del universo. Con lo que se sabía de quásares más cercanos, se esperaba que los vientos fuesen poco frecuentes. Algo que, en realidad, era una buena noticia para el propósito original. El viento lo que hace es dificultar el entender cómo funcionan los quásares.

Así que ver que ese viento era mucho más frecuente resultó ser un problema. Complicaba el análisis que querían llevar a cabo originalmente. Al mismo tiempo, les daba una gran oportunidad para poder descubrir algo que resultaba desconocido. Ya sabíamos que el universo, en su juventud, era muy diferente a lo que podemos observar en la galaxias que hay en nuestro entorno. Quedan muchas cosas por descubrir. No solo en nuestra galaxia, o en el entorno (las galaxias más cercanas). También en las primeras etapas del cosmos…

Estudio

El estudio es M. Bischetti, C. Feruglio, V. D’Odorico et al.; «Suppression of black-hole growth by strong outflows at redshifts 5.8–6.6». Publicado en la revista Nature el 11 de mayo de 2022. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys