Investigaciones recientes sugieren una solución a un misterio cósmico de larga data: la formación inesperadamente rápida de agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. Los datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) revelaron que estos gigantes existían ya 500 millones de años después del Big Bang, mucho antes de lo que predicen los modelos cosmológicos actuales. Un nuevo estudio propone que estos agujeros negros crecieron explosivamente a través de períodos de “acreción súper-Eddington”, esencialmente un frenesí de alimentación cósmica.
El problema de los primeros agujeros negros
El modelo estándar de formación de agujeros negros sugiere que crecen a lo largo de miles de millones de años mediante fusiones y acumulación gradual de materia. Sin embargo, las observaciones del JWST mostraron que los agujeros negros supermasivos existían cuando el universo tenía solo una fracción de su edad actual, lo que hacía imposible su desarrollo según la teoría convencional. Esta discrepancia (la existencia de agujeros negros masivos demasiado pronto en la historia cósmica) exigía una nueva explicación.
La solución: acreción de Super-Eddington
Investigadores de la Universidad de Maynooth utilizaron simulaciones informáticas avanzadas para demostrar cómo los primeros agujeros negros podían superar los límites habituales de crecimiento. El universo primitivo se caracterizaba por nubes de gas densas y caóticas. En estas condiciones, los agujeros negros más pequeños podrían exceder brevemente el “límite de Eddington”, la velocidad máxima a la que un agujero negro puede consumir materia sin que la presión de la radiación detenga el flujo entrante.
“Revelamos, utilizando simulaciones por computadora de última generación, que la primera generación de agujeros negros… creció increíblemente rápido, hasta alcanzar decenas de miles de veces el tamaño de nuestro sol”. – Daxal Mehta, Universidad de Maynooth.
Este rápido crecimiento, denominado “acreción super-Eddington”, permitió que los primeros agujeros negros acumularan masa rápidamente, alcanzando tamaños de decenas de miles de masas solares. Si bien aún no es supermasivo, proporciona una ventaja crucial para fusiones posteriores que en última instancia formarían los gigantes del centro galáctico que observamos hoy.
Implicaciones para los modelos de semillas de agujeros negros
Anteriormente, la hipótesis predominante sugería que sólo las “semillas pesadas” (agujeros negros nacidos con una masa ya significativa) podían crecer lo suficientemente rápido como para explicar los datos del JWST. Esta nueva investigación sugiere que incluso los agujeros negros estándar de masa estelar, dadas las condiciones adecuadas, pueden crecer lo suficientemente rápido como para impulsar el proceso de formación de agujeros negros supermasivos.
El futuro de la investigación
Verificar esta teoría requerirá nuevas herramientas de observación. Los detectores de ondas gravitacionales, como la próxima antena espacial con interferómetro láser (LISA), pueden detectar las fusiones de estos primeros agujeros negros de rápido crecimiento, proporcionando evidencia directa del frenesí de alimentación propuesto.
En conclusión, el descubrimiento de que los primeros agujeros negros podían crecer a ritmos extremos en las condiciones caóticas del universo joven ofrece una explicación convincente para su inesperada presencia. Esta investigación no sólo arroja luz sobre la formación de agujeros negros supermasivos sino que también destaca la importancia de las simulaciones de alta resolución para desentrañar los misterios del cosmos primitivo.
