JWST ve el agujero negro supermasivo activo más distante
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A medida que los astrónomos retroceden en el tiempo nuestras vistas del Universo, sus telescopios siguen descubriendo sorpresas. Este es el caso de un agujero negro supermasivo en CEERS 1019, una lejana galaxia muy antigua.
Cuanto tiempo ? Ya existía y se estaba ensamblando unos 570 millones de años después del Big Bang. El telescopio espacial James Webb (JWST) lo vio y estudió su agujero negro. También tomó datos sobre otros dos agujeros negros cuando el Universo tenía alrededor de mil millones de años.
Estos descubrimientos de galaxias y agujeros negros son parte de un programa especial de observación con JWST. Se llama la encuesta Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). La idea es obtener imágenes y espectros detallados de los primeros objetos distantes en el infrarrojo y el infrarrojo medio. Los objetos del universo muy primitivo brillan en luz ultravioleta y visible. Sin embargo, cuando su luz nos alcanza, se “estira” al régimen infrarrojo. Dado que el infrarrojo también puede penetrar a través de regiones polvorientas, ofrece el beneficio adicional de ver objetos que de otro modo estarían ocultos.
El descubrimiento de agujeros negros en el universo primitivo en las primeras galaxias abre nuestra comprensión de esta era en la historia cósmica. Es poco después del Big Bang. Por ejemplo, esta galaxia CEERS recién descubierta y su agujero negro supermasivo activo sorprendieron a los astrónomos. CEERS 1019 existió en un momento en que se estaban formando las primeras galaxias. Entonces deberían ser pequeños y relativamente sin rasgos distintivos, ¿verdad? Y, si tienen agujeros negros en ese tiempo temprano, deberían ser de masa relativamente baja (para agujeros negros, claro). ¿Derecha?
Una galaxia bebé y su agujero negro
Bueno, es complicado. Resulta que estos agujeros negros SON de menor masa. Pero, al menos uno de ellos es aún más grande de lo que debería ser. ¿Como sabemos? JWST puede estudiar tanto las primeras galaxias como sus agujeros negros, según Steve Finkelstein, PI de la encuesta CEERS. “Hasta ahora, la investigación de objetos en el Universo primitivo ha sido en gran parte teórica”, dijo. “Con Webb, no solo podemos ver agujeros negros y galaxias a distancias extremas, ahora podemos comenzar a medirlos con precisión. Este es el tremendo poder de este telescopio.
Entonces, ¿cómo se comparan CEERS 1019 y su agujero negro? La galaxia en sí aparece como tres cúmulos brillantes sin disco. Así que todavía se está uniendo y creando nuevas estrellas a medida que construye su estructura. “No estamos acostumbrados a ver tanta estructura en las imágenes a estas distancias”, dijo el miembro del equipo CEERS Jeyhan Kartaltepe, profesor asociado de astronomía en el Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York. “Una fusión de galaxias podría ser en parte responsable de impulsar la actividad en el agujero negro de esta galaxia, y también podría conducir a una mayor formación de estrellas”.
¿Y este agujero negro supermasivo infantil? Está muy ocupado ingiriendo gas y resulta tener 9 millones de masas solares. Esto es menos que algunos agujeros negros de su tiempo, pero aún más grande de lo esperado. Existe tan temprano en la historia que parece haberse formado muy poco después del comienzo del Universo, lo cual es intrigante.
Curiosamente, el agujero negro se parece más a Sagitario A*, el que está en el centro de la Vía Láctea. Y es emocionante incluso si todavía es confuso. “Mirar este objeto distante con este telescopio es un poco como mirar datos de agujeros negros que existen en galaxias cercanas a la nuestra”, dijo Rebecca Larson, una recién graduada de doctorado. graduado de UT Austin, quien dirigió el estudio de estos objetos. “¡Hay tantas líneas espectrales para analizar!”
Sobre estas líneas espectrales
Mientras que la vista infrarroja nos muestra la estructura de la galaxia, las líneas espectrales revelan otras características. Por ejemplo, los espectros pueden identificar velocidades y temperaturas de flujo de alta energía. En el caso de CEERS 1019, el espectroscopio captura tanto el agujero negro como su galaxia anfitriona. Sus datos revelan el apetito de gas del agujero negro, así como la tasa de formación de estrellas. Será interesante ver si este escenario se desarrolla en otras galaxias en la encuesta CEERS. Mientras tanto, sin embargo, estos primeros descubrimientos están preparando a los astrónomos para refinar sus ideas sobre los agujeros negros y la formación de galaxias en el universo naciente.
En particular, CEERS se enfoca en estos objetos tal como existían en el momento de la reionización. Es un momento en la historia cósmica cuando la luz comenzó a viajar libremente a través del universo en expansión. Esta luz procedía de las primeras estrellas e ionizaba el gas entre estrellas y galaxias. También parece que las galaxias comenzaron a ensamblarse durante este tiempo (y posiblemente antes). Los datos del estudio cubren la acumulación estelar (masa estelar), los cambios morfológicos resultantes de las galaxias, así como el crecimiento de estos primeros agujeros negros. Así, el estudio de este período es fundamental para trazar una cronología de los orígenes y la evolución del Universo a través de la acumulación y la transformación de estas primeras galaxias. Este es uno de los principales objetivos del JWST, que acaba de completar su primer año completo de observación del universo infrarrojo.
Para más información
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