Gourmets cósmicos: los agujeros negros del universo temprano violaban las leyes de la física

Un grupo de astrónomos del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) ha revelado detalles sorprendentes sobre la formación de agujeros negros supermasivos en el universo joven. El análisis de datos obtenidos por los telescopios de rayos X XMM-Newton y Chandra mostró que estos gigantes cósmicos acumulaban masa a velocidades miles de millones de veces superiores a la del Sol, desafiando las teorías actuales sobre la estructura del cosmos.

En el centro de atención de los científicos están los cuásares, algunos de los objetos más brillantes del universo. Un cuásar se forma cuando un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia absorbe gas y polvo circundantes. Durante el proceso de caída de materia hacia el agujero negro, se libera una cantidad colosal de energía, cuyo brillo eclipsa la luz de todas las estrellas de la galaxia.

El análisis de los datos reveló una correlación inesperada entre las características de la emisión de rayos X y la intensidad de los flujos de materia expulsados por los cuásares. La temperatura del gas en la corona —la región cercana al agujero negro responsable de los rayos X— determina la dinámica de los flujos de materia. Cuando la corona estaba fría, la materia era expulsada a velocidades altísimas, mientras que una temperatura elevada ralentizaba el movimiento de los gases.

Según Alessia Tortosa, autora principal del estudio, las tasas de crecimiento de los agujeros negros supermasivos en los primeros cuásares, formados durante los primeros mil millones de años del universo, superaron el límite teórico de Eddington, es decir, la velocidad máxima a la que un agujero negro puede absorber materia. Curiosamente, todos los objetos estudiados muestran características similares en la emisión de rayos X, a pesar de las diferencias en masa y edad.

Las observaciones se llevaron a cabo en el marco del proyecto HYPERION, dirigido por Luca Zappacosta. El telescopio espacial XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea dedicó 700 horas al estudio de cuásares entre 2021 y 2023.

Zappacosta afirma que los objetos para el estudio fueron seleccionados con gran meticulosidad. El equipo se centró principalmente en aquellos cuerpos celestes que habían acumulado la mayor masa posible.

El mecanismo de crecimiento supereddingtoniano descrito pone en duda todas las teorías existentes sobre la formación y evolución de los agujeros negros. El estudio de los cuásares lejanos continuará en las próximas décadas. NASA y ESA planean lanzar nuevas misiones de rayos X —ATHENA, AXIS y Lynx— entre 2030 y 2040. Estos proyectos se basarán en los resultados del equipo de Tortosa y del programa HYPERION.