El telescopio Euclid halla monstruosos agujeros negros del Universo primitivo con un brillo jamás imaginado
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Euclid descubrió 31 cuásares en el Universo temprano, incluidos dos cuyo brillo extremo revela agujeros negros supermasivos creciendo en apenas 670 millones de años después del Big Bang.
Sin duda alguna el telescopio Euclid sigue rompiendo récords de observación. De una muestra de 31 cuásares, encontró un par que brillan más de lo que esperábamos. Lo más increíble es que los encontró cuando el Universo estaba en pañales, pues se formaron 670 millones de años después del Big Bang.
Este par de objetos fueron clasificados como EUCL J172902.75+641018.1 y EUCL J125308.55+705432.3. Con desplazamientos al rojo, de 7.77 y 7.69, poco más de 13 mil millones de años luz, lo que los convierte en los cuásares de mayor corrimiento al rojo reportados hasta ahora.
Este hallazgo forma parte de los primeros resultados de la búsqueda de cuásares de alto corrimiento al rojo dentro del Euclid Wide Survey, que se llevó a cabo en unos 3,000 grados cuadrados de cielo.
Después de que telescopios terrestres como Keck, Magellan y el Large Binocular Telescope los confirmaran espectroscópicamente, se obtuvo una muestra de 31 nuevos cuásares entre corrimientos al rojo de 6.6 y 7.8, incluidos doce por encima de z=7, más del doble de los que se conocían previamente en ese intervalo.
La cifra es relevante porque localizar los primeros 10 cuásares con z igual o superior a 7 tomó más de una década y Euclid superó esa cantidad en poco menos de un año de observaciones. Una muestra lo suficientemente amplia para comenzar a estudiar estos objetos "tempranos"
No todo lo que brilla es negro
Primero debemos hacer una aclaración, aunque suele decirse que “brillan como un billón de soles”, en realidad, el agujero negro no emite esa luz. El resplandor procede principalmente del gas y polvo que cae hacia él cuando se comprime y calienta antes de atravesar el horizonte de sucesos.
Ese proceso puede convertir el núcleo de una galaxia en un cuásar, uno de los objetos más luminosos del Universo. Durante esta fase, el centro galáctico puede superar cientos o miles de veces el brillo conjunto de su galaxia anfitriona.
La radiación también permite mirar hacia la época de reionización, cuando el hidrógeno pasó de un estado neutro a uno ionizado, debido a la radiación de las primeras estrellas, galaxias y núcleos activos, lo que cambió las propiedades del medio intergaláctico en el Universo temprano.
Básicamente, los cuásares funcionan como faros que atraviesan ese gas y al estudiar cómo ciertas longitudes de onda fueron absorbidas durante el viaje, se pueden reconstruir las condiciones del Universo joven, mientras el propio cuásar ofrece información sobre la formación de galaxias y el crecimiento de sus agujeros negros centrales.
El problema de crecer demasiado rápido
Uno de los problemas de la astrofísica moderna es saber de qué forma algunos agujeros negros alcanzaron masas enormes tan pronto. Ya conocemos algunos con agujeros negros de miles de millones de masas solares cuando el Universo tenía menos de mil millones de años.
En el escenario más sencillo, un agujero negro nace del colapso de una estrella muy masiva y después crece absorbiendo materia. Sin embargo, la presión producida por la propia radiación limita la velocidad de acreción. Mantener ese ritmo durante cientos de millones de años exige condiciones extraordinariamente favorables y alimentación casi continua.
Una posibilidad es que las primeras “semillas” fueran mucho más pesadas de lo previsto, formadas por el colapso directo de grandes nubes de gas. Otra plantea episodios de acreción "super-Eddington".
Acreción super-Eddington: proceso donde un objeto compacto acumula materia a un ritmo tan extremo que su luminosidad y la presión de la radiación generada superan el límite teórico estándar.
La muestra de Euclid no resuelve cuál de estos mecanismos dominó ni tampoco se han determinado las masas de los agujeros negros de los dos objetos récord. Pero al menos ya tenemos suficientes objetos para comparar modelos y buscar qué condiciones permitieron su crecimiento desmedido.
Una galaxia que fabricaba estrellas a toda velocidad
Sin embargo EUCL J125308.55+705432.3, ya ofrece una pista adicional. Observaciones con NOEMA detectaron emisión de carbono ionizado y polvo frío en su galaxia anfitriona, mostrando que el sistema no sólo lo alimentaba, sino que estaba produciendo estrellas a un ritmo "¡impreshionanti!".
El estudio estima una tasa de formación superior a 250 masas solares por año y una masa de polvo cercana a 140 millones de soles. Una combinación que significa una galaxia rica en gas, capaz de construir estrellas rápidamente mientras proporciona material al agujero negro central.
Sin duda alguna la gran ventaja del telescopio es su capacidad para combinar profundidad, amplio campo de visión e imágenes infrarrojas desde el espacio. Y si bien su objetivo principal es cartografiar la estructura del Universo y estudiar materia y energía oscuras, nos permite encontrar este tipo de objetos.
Con el Euclid Wide Survey destinado a cubrir más de un tercio del cielo, estos 31 cuásares son apenas el comienzo. Si la misión continúa encontrando objetos más débiles y numerosos, podremos pasar de estudiar puntitos individuales a reconstruir la historia completa de estos fascinantes objetos.
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