Científicos descubren cómo se formaron los primeros cuásares en el universo


El misterio de cómo se formaron los primeros cuásares en el universo, algo que ha desconcertado a los científicos durante casi 20 años, ahora ha sido resuelto por un equipo de astrofísicos cuyos hallazgos se publican en Nature.

La existencia de más de 200 cuásares alimentados por agujeros negros supermasivos menos de mil millones de años después del Big Bang seguía siendo uno de los problemas pendientes de la astrofísica porque nunca se entendió completamente cómo se formaron tan temprano.

El equipo de expertos dirigido por el Dr. Daniel Whalen de la Universidad de Portsmouth descubrió que los primeros cuásares se formaron naturalmente en las condiciones violentas y turbulentas de los raros depósitos de gas en el universo primitivo.

El Dr. Whalen, del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad, dijo: «Este descubrimiento es particularmente emocionante porque ha anulado 20 años de pensamiento sobre el origen de los primeros agujeros negros supermasivos en el universo».

Este video muestra una simulación por supercomputadora del nacimiento de un cuásar primordial. Crédito: Universidad de Portsmouth
«Hoy en día encontramos agujeros negros supermasivos en el centro de la mayoría de las galaxias masivas, que pueden tener millones o miles de millones de veces la masa del sol. Pero en 2003 comenzamos a encontrar cuásares, agujeros negros supermasivos altamente luminosos que se acumulan activamente y que son como faros cósmicos en el universo primitivo, que existieron menos de mil millones de años después del Big Bang. Y nadie entendió cómo se formaron en tiempos tan tempranos».

Hace algunos años, las simulaciones de supercomputadoras mostraron que los primeros cuásares podrían formarse en las uniones de corrientes de gas raras, frías y poderosas. Solo existía una docena de estos en un volumen de espacio de mil millones de años luz de diámetro, pero el agujero negro tenía que tener 100.000 masas solares al nacer. Hoy en día, los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible y colapsan, pero por lo general solo tienen entre 10 y 100 masas solares.

Los astrofísicos habían teorizado durante mucho tiempo que se formaron entre 10 000 y 100 000 estrellas de masa solar en el universo primitivo, pero solo en ambientes exóticos y finamente sintonizados, como fuertes fondos ultravioleta o flujos supersónicos entre gas y materia oscura que no se parecían en nada a las nubes turbulentas en las que se originaron las primeras estrellas. se formaron cuásares.

El Dr. Whalen dijo: «Pensamos en estas estrellas como dinosaurios en la Tierra, eran enormes y primitivos. Y tenían vidas cortas, vivieron solo un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros».

«Nuestros modelos de supercomputadora se remontan a épocas muy tempranas y descubrieron que las corrientes de gas frías y densas capaces de hacer crecer un agujero negro de mil millones de masas solares en solo unos pocos cientos de millones de años crearon sus propias estrellas supermasivas sin necesidad de entornos inusuales. las corrientes frías provocaron turbulencias en la nube que impidieron la formación de estrellas normales hasta que la nube se volvió tan masiva que colapsó catastróficamente por su propio peso, formando dos gigantescas estrellas primordiales, una de 30.000 masas solares y otra de 40.000.

«En consecuencia, las únicas nubes primordiales que podrían formar un cuásar justo después del amanecer cósmico, cuando se formaron las primeras estrellas del universo, también crearon convenientemente sus propias semillas masivas. Este resultado simple y hermoso no solo explica el origen de los primeros cuásares, sino también su demografía, sus números en los primeros tiempos.

«Los primeros agujeros negros supermasivos fueron simplemente una consecuencia natural de la formación de estructuras en cosmologías de materia oscura fría, hijos de la red cósmica».

El artículo «Los orígenes turbulentos de los primeros cuásares» se publica en Nature.

Con información de Nature

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