El telescopio Webb detecta parejas de agujeros negros en rumbo de colisión en el universo primitivo

Un grupo de astrónomos ha descubierto cuatro parejas de agujeros negros en rápido crecimiento en el universo primitivo que parecen estar en rumbo de colisión. Esto ofrece la primera prueba directa de que las fusiones de agujeros negros podrían haber impulsado el misterioso crecimiento de los agujeros negros supermasivos poco después del Big Bang.

Los hallazgos, publicados el 31 de agosto en la revista Publications of the Astronomical Society of Japan, se basan en una nueva técnica de análisis de imágenes aplicada a las observaciones en el infrarrojo del telescopio espacial James Webb.eurekalert+1

Una nueva forma de ver doble

El equipo de investigación, liderado por Takumi Tanaka, estudiante de posgrado de la Universidad de Tokio en el Instituto Kavli para la Física y las Matemáticas del Universo, se centró en una clase de objetos compactos y rojizos conocidos como "pequeños puntos rojos" (LRD, por sus siglas en inglés): pequeños cuerpos celestes que el JWST ha sido capaz de detectar de forma única desde que comenzó a operar en 2022. Los científicos creen que los LRD son agujeros negros rodeados de materia en caída que crecen a un ritmo acelerado.phys+1

Los métodos anteriores para identificar estos objetos se basaban en medir el brillo y el color general de cada fuente. Ese enfoque, según descubrieron los investigadores, podía confundir fácilmente dos LRD muy cercanos con un único objeto de forma extraña. Para superar esto, Tanaka y sus colegas, incluido el profesor del Kavli IPMU John Silverman, desarrollaron un método de selección de color píxel por píxel que examina el color de cada píxel individual en las imágenes de alta resolución del JWST.eurekalert+1

La técnica reveló cuatro conjuntos de LRD dobles que existieron hace entre 12.500 y 12.800 millones de años, separados por distancias que van desde unos pocos miles hasta decenas de miles de años luz, una escala mucho menor que los 100.000 años luz de diámetro de la Vía Láctea. Los datos espectroscópicos del JWST confirmaron que dos de las parejas comparten desplazamientos al rojo casi idénticos, lo que significa que son vecinas reales y no ilusiones ópticas causadas por una alineación visual.u-tokyo+2

Por qué es importante

Un análisis estadístico demostró que era poco probable que las cuatro parejas fueran una coincidencia, lo que sugiere que los LRD se agrupan en escalas de varios miles de años luz. Se cree que las fusiones de galaxias canalizan grandes cantidades de gas hacia los centros galácticos, acelerando el crecimiento de los agujeros negros centrales. Si cada LRD alberga un agujero negro en crecimiento, estas parejas podrían representar los precursores de las fusiones de agujeros negros, eventos que los futuros observatorios de ondas gravitacionales podrían detectar algún día.eurekalert+1

La pregunta de cómo los agujeros negros supermasivos, con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol, crecieron tanto y tan rápido tras el Big Bang sigue siendo uno de los enigmas más persistentes de la astronomía. Otros trabajos recientes, incluido un estudio publicado en Nature que describe una "estrella de agujero negro" observada solo 660 millones de años después del Big Bang, sugieren que las densas envolturas de gas podrían permitir que los agujeros negros superen sus límites normales de crecimiento.earth+1

Próximos pasos

El equipo planea aplicar su método a nivel de píxel a conjuntos de datos más amplios del JWST para obtener una imagen estadística de la frecuencia con la que los LRD forman parejas cercanas. Esa proporción podría revelar qué papel desempeñaron las fusiones en el crecimiento temprano de los agujeros negros.u-tokyo+1

"Al medir estadísticamente la proporción de agujeros negros masivos que forman parejas cercanas, los investigadores podrían determinar el papel que desempeñaron las fusiones en el crecimiento de los agujeros negros durante sus primeras etapas evolutivas", señaló la Universidad de Tokio en un comunicado que acompaña al estudio.u-tokyo