Astrónomos descubren 83 agujeros negros supermasivos en el universo primigenio

Un equipo de astrónomos ha descubierto 83 quasares alimentados por agujeros negros supermasivos de cuando el universo era menos de una décima parte de lo que es actualmente. Este descubrimiento aumenta el número de agujeros negros conocidos y revela, por primera vez, como de comunes eran los agujeros negros al inicio de la historia del cosmos. El estudio también detalla los efectos de los agujeros negros en el estado físico del gas al universo durante los primeros mil millones de años. Los estudios previos sólo habían examinado los quasares más luminosos y por lo tanto más masivos. El nuevo descubrimiento muestra una población de agujeros negros con masas típicas de los agujeros negros comunes que se aprecian al universo actual, y ayuda a explicar los orígenes. En el equipo de investigación, liderado por Yoshiki Matsuoka de la universidad de Ehime (Japón), han participado científicos de la UB.

Los agujeros negros supermasivos son los que se encuentran en el centro de las galaxias. Aunque predominan en el universo actual, no se sabe con certeza cuándo se formaron ni cuántos hay. De entre estos, los agujeros distantes se identifican como quasares, que brillan cuando acumulan gas.

Para escoger los quasares candidatos en estudio, un equipo de investigación liderado por Yoshiki Matsuoka, de la universidad de Ehime (Japón), utilizó datos obtenidos con la cámara Hyper Suprime-Cam (HSC). Montada en el telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional del Japón, en la cima del Mauna Kea (Hawai), la cámara HSC es especialmente potente porque tiene un campo de visión de 1,77 grados cuadrados (siete veces el área de la luna llena).

El equipo de la HSC desarrolló un análisis del cielo con los datos de trescientas noches obtenidas por el telescopio a lo largo de cinco años. El equipo seleccionó los quasares candidatos a partir de aquellos datos y su análisis ha llevado al hallazgo de los agujeros negros supermasivos.

Observación desde el Gran Telescopio del Canarias

Además, los astrónomos han trabajado en una campaña de observación para obtener variantes de estos candidatos utilizando el telescopio Subaru, el Gran Telescopio de las Canarias (GTC) y el telescopio Gemine. Kazushi Iwasawa, experto del Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB (ICCUB), ha sido el investigador principal de las observaciones que se han llevado a cabo con el GTC en esta segunda fase, en la cual se descubrieron cerca de un tercio de nuevos quasares.

En el área estudiada, el estudio ha mostrado 83 quasares que no se conocían antes, y diecisiete que ya eran conocidos. Los investigadores encontraron que, a cada cubo de miles de millones de años luz de lado, hay, aproximadamente, un agujero negro supermasivo.

Asimismo, también han descubierto que los quasares están a unos 13.000 millones de años luz de la Tierra, es decir, que se ven tal como era entonces. El tiempo que ha transcurrido desde el Big Bang hasta esta época cósmica es sólo un 5% del presente cósmico (13.800 millones de años), y es destacable el hecho de que estos objetos tan densos se pudieron formar muy rápidamente después del Big Bang. El quasar más distante descubierto en este trabajo es a 13.050 millones de años luz, una distancia similar a la del segundo agujero negro supermasivo más lejano que se ha descubierto nunca.

Los resultados implican replanteamientos de hipótesis

Por otra parte, los resultados de la investigación implican un replanteamiento de hipótesis sobre la reionización del hidrógeno al cosmos. Se ha aceptado que el hidrógeno fue neutro en el universo, pero se reionizó durante el periodo en que apareció la primera generación de estrellas, galaxias y agujeros negros, y durante los primeros cien millones años después del Big Bang.

Todavía no se sabe qué proporcionó la gran cantidad de energía necesaria para generar la reionización. Una hipótesis indica que había muchos más quasares al inicio del universo de los que se han detectado, y que su radiación integrada reionizó el universo. Sin embargo, la densidad medida por el equipo del HSC indica que no es el caso; el número de quasares observados es muy menor de lo que se necesita para dar explicación a la reionización. Por lo tanto, este fenómeno habría surgido de alguna otra fuente de energía, probablemente de varias galaxias que se formaron en el cosmos.

El equipo de investigación, dirigido por Yoshiki Matsuoka, está formado por 48 astrónomos de todo el mundo. Los resultados se han publicado en las revistas Astrophysical Journal Letters, The Astrophysical Journal Supplement Series, Publications of the Astronomical Society of Japan y The Astrophysical Journal, según informa la UB en un comunicado.