Muy probablemente, la última imagen que viene a la mente al pensar en los agujeros negros es que necesitan ser nutridos, mimados y protegidos cuando son jóvenes. Pero una nueva investigación revela que los primeros agujeros negros grandes en el universo probablemente se formaron y crecieron en el interior de capullos gigantes como estrellas que sofocaron su poderosa radiación de rayos X y evitaron que los gases circundantes fueran expulsados.
"Hasta hace poco, muchos pensaban que los agujeros negros supermasivos se originaron en la fusión de numerosos y pequeños agujeros negros en el universo", dijo Mitchell Begelman, de la Universidad de Colorado-Boulder. "Este nuevo modelo de desarrollo de agujeros negros indica una posible ruta alternativa a su formación".
Se cree que los agujeros negros ordinarios son restos de estrellas un poco más grandes que nuestro sol que usaron su combustible y murieron.
Pero los primeros agujeros negros grandes probablemente se formaron a partir de estrellas muy grandes que se formaron temprano en el Universo, probablemente dentro de los primeros cientos de millones de años después del Big Bang. El proceso único de estas grandes estrellas convirtiéndose en agujeros negros incluye la formación de un capullo protector, hecho de gas.
"Lo nuevo aquí es que creemos que hemos encontrado un nuevo mecanismo para formar estas estrellas gigantes supermasivas, lo que nos da una nueva forma de entender cómo los grandes agujeros negros pueden haberse formado relativamente rápido", dijo Begelman.
Estas primeras estrellas supermasivas habrían crecido a un tamaño enorme, tanto como decenas de millones de veces la masa de nuestro sol, y habrían sido de corta duración, con su núcleo colapsando en solo unos pocos millones de años.
El requisito principal para la formación de estrellas supermasivas es la acumulación de materia a una tasa de aproximadamente una masa solar por año, dijo Begelman. Debido a la tremenda cantidad de materia consumida por las estrellas supermasivas, los agujeros negros de semillas posteriores que se formaron en sus centros pueden haber comenzado mucho más grandes que los agujeros negros comunes.
Begelman dijo que las estrellas supermasivas que queman hidrógeno deberían haber sido estabilizadas por su propia rotación o alguna otra forma de energía como campos magnéticos o turbulencias para facilitar el rápido crecimiento de los agujeros negros en sus centros.
Después de que se formaron los agujeros negros de semillas, el proceso entró en su segunda etapa, que Begelman ha denominado la etapa "cuasistar". En esta fase, los agujeros negros crecieron rápidamente al tragar materia de la envoltura hinchada de gas que los rodeaba, que finalmente se infló a un tamaño tan grande como el sistema solar de la Tierra y se enfrió al mismo tiempo, dijo.
Una vez que los cuasistares se enfriaron más allá de cierto punto, la radiación comenzó a escapar a una velocidad tan alta que causó que la envoltura de gas se dispersara y dejara agujeros negros hasta 10,000 veces o más de la masa del sol de la Tierra. Con una ventaja tan grande sobre los agujeros negros ordinarios, podrían haberse convertido en agujeros negros supermasivos millones o miles de millones de veces la masa del sol al engullir gas de las galaxias circundantes o fusionarse con otros agujeros negros en colisiones galácticas extremadamente violentas.
Begelman dijo que los grandes agujeros negros formados por las primeras estrellas supermasivas podrían haber tenido un gran impacto en la evolución del universo, incluida la formación de galaxias, posiblemente produciendo quásares, los centros muy brillantes y enérgicos de galaxias distantes que pueden ser un billón de veces más brillantes que nuestro sol
El artículo de Begelman se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente: EurekAlert
