Un nuevo agujero negro puede no devorar vorazmente el gas cercano, porque puede expulsar la mayor parte del gas en su vecindario, según muestra un nuevo estudio.
Marcelo Alvarez, de la Universidad de Stanford, y sus colegas realizaron una nueva simulación de supercomputadora diseñada para rastrear el destino de los primeros agujeros negros del universo. Descubrieron que, en contra de las expectativas, los agujeros negros jóvenes no podían atiborrarse de manera eficiente con el gas cercano.
"Las primeras estrellas fueron mucho más masivas que la mayoría de las estrellas que vemos hoy, más de 100 veces la masa de nuestro sol", dijo John Wise, un becario postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y uno de los autores del estudio "Por primera vez, pudimos simular en detalle lo que le sucede al gas alrededor de esas estrellas antes y después de que formen agujeros negros".
La intensa radiación y los fuertes flujos de salida de estas estrellas masivas hicieron que el gas cercano se disipara. "Estas estrellas esencialmente limpiaron la mayor parte del gas en su vecindad", dijo Wise. Una fracción de estas primeras estrellas no terminó con sus vidas en grandes explosiones de supernovas. En cambio, colapsaron directamente en los agujeros negros.
Pero los agujeros negros nacieron en una cavidad sin gas y, con poco gas para alimentarse, crecieron muy lentamente. "Durante los 200 millones de años de nuestra simulación, un agujero negro de 100 masas solares creció en menos del uno por ciento de su masa", dijo Álvarez.
Comenzando con los datos tomados de las observaciones de la radiación de fondo cósmico, un destello de luz que ocurrió 380,000 años después del Big Bang que presenta la visión más temprana de la estructura cósmica, los investigadores aplicaron las leyes básicas que rigen la interacción de la materia y permitieron su modelo de El universo temprano para evolucionar. La compleja simulación incluyó hidrodinámica, reacciones químicas, absorción y emisión de radiación y formación de estrellas.
En la simulación, el gas cósmico se fusionó lentamente bajo la fuerza de la gravedad y finalmente formó las primeras estrellas. Estas estrellas masivas y ardientes brillaron por un corto tiempo, emitiendo tanta energía en forma de luz de estrellas que alejaron las nubes de gas cercanas.
Estas estrellas no pudieron mantener una existencia tan ardiente por mucho tiempo, y pronto agotaron su combustible interno. Una de las estrellas en la simulación colapsó bajo su propio peso para formar un agujero negro. Con solo briznas de gas cerca, el agujero negro estaba esencialmente "hambriento" de materia sobre la cual crecer.
Sin embargo, a pesar de su estricta dieta, el agujero negro tuvo un efecto dramático en su entorno. Esto se reveló a través de un aspecto clave de la simulación llamado retroalimentación radiativa, que explicaba la forma en que los rayos X emitidos por el agujero negro afectaban el gas distante.
Incluso en una dieta, un agujero negro produce rayos X abundantes. Esta radiación no solo evitó que cayera el gas cercano, sino que también calentó el gas a cientos de años luz de distancia a varios miles de grados. El gas caliente no puede unirse para formar nuevas estrellas. "Aunque los agujeros negros no están creciendo significativamente, su radiación es lo suficientemente intensa como para detener la formación de estrellas cercanas durante decenas y tal vez incluso cientos de millones de años", dijo Álvarez.
Fuente: NASA. El estudio aparece enLas cartas del diario astrofísico.
