Científicos han resuelto el misterio de la formación de los primeros cuásares del universo

Se han observado hasta ~ 40 agujeros negros supermasivos, que se cree que alimentan ópticamente cuásares brillantes; sin embargo, la formación de estos cuásares menos de mil millones de años después del Big Bang sigue siendo uno de los temas pendientes en astrofísica.

Ahora, un equipo de astrofísicos ha resuelto este misterio. Descubrieron que los primeros cuásares se formaron naturalmente al principio las condiciones violentas y turbulentas del universo de los yacimientos de gases raros.

Las simulaciones de supercomputadoras en estudios previos han sugerido que primeros cuásares formado en las uniones de flujos de gas raros, fríos y poderosos. Solo había una docena de ellos en un gran volumen de espacio, mil millones de años luz, y sin embargo debían tener 100.000 masas solares cuando nacieron. Este Dia agujeros negros Suelen tener entre 10 y 100 masas solares y emergen cuando las estrellas grandes se quedan sin combustible y colapsan.

Se ha especulado que las estrellas con masas solares de 10 000 a 100 000 se formaron en el universo primitivo, pero solo en ambientes exóticos y finamente ajustados como fuertes fondos ultravioleta o flujos supersónicos entre gas y materia negra no se parecía a las nubes turbulentas en las que se formaron los primeros cuásares.

El equipo de expertos dirigido por el Dr. Daniel Whalen de Universidad de Portsmouth ha dicho, “Pensamos en estas estrellas un poco como dinosaurios en la Tierra, eran enormes y primitivas y tenían vidas cortas, viviendo solo un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros.

“Este descubrimiento es fascinante porque da un vuelco a 20 años de pensar en el origen de los primeros agujeros negros supermasivos En el universo.”

“Encontramos agujeros negros supermasivos en el centro de la mayoría galaxias masivas hoy, que puede ser millones o miles de millones de veces la masa del sol. Pero en 2003, comenzamos a encontrar cuásares (agujeros negros supermasivos muy brillantes que se acumulan como las balizas cósmicas del universo primitivo) que existieron menos de mil millones de años después de la Big Bang. Y nadie entendió cómo se formaron en un tiempo tan remoto.

“Pensamos en estas estrellas un poco como dinosaurios en la Tierra, eran enormes y primitivas y tenían vidas cortas, viviendo solo un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros.

“Nuestros modelos de supercomputadora se remontan a tiempos muy antiguos y descubrieron que los flujos de gas densos y fríos capaces de hacer crecer mil millones de agujeros negros de masa solar en solo unos cientos de millones de años crearon sus estrellas supermasivas sin necesidad de entornos inusuales. Las corrientes frías provocaron turbulencias en la nube que impidieron la formación de estrellas normales hasta que la nube se volvió tan masiva que colapsó catastróficamente bajo su peso, formando dos gigantescas estrellas primordiales, una de 30.000 masas solares y la otra de 40.000”.

“Por lo tanto, las únicas nubes primordiales capaces de formar un cuásar justo después del amanecer cósmico, cuando se formaron las primeras estrellas del universo, también crearon sus semillas masivas. Este resultado simple y hermoso no solo explica el origen de los primeros cuásares, sino también su demografía. – su número al principio.

“Los primeros agujeros negros supermasivos fueron simplemente una consecuencia natural de la formación de estructuras en cosmologías de materia oscura fría: los hijos de la red cósmica”.

Referencia de la revista:

1. Latif, MA, Whalen, DJ, Khochfar, S. et al. Los flujos fríos turbulentos dieron origen a los primeros cuásares. La naturaleza 607, 48–51 (2022). YO: 10.1038/s41586-022-04813-y