Los astrónomos han descubierto un agujero negro en el centro de una galaxia apenas 1.500 millones de años después del Big Bang que está consumiendo materia a un ritmo 40 veces superior al límite teórico. El descubrimiento podría explicar el rápido crecimiento de la masa de los agujeros negros supermasivos en el universo temprano.
El agujero negro que se alimenta más rápido del universo primitivo
Este agujero negro hambriento conocido en el universo temprano, fue descubierto gracias al trabajo en equipo entre el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra. Los astrónomos dicen que LID-568 les llamó la atención por su intensa emisión de rayos X.
El apetito voraz del agujero negro, que le ha permitido acumular más de siete millones de masas solares en solo 12 millones de años, excede la tasa máxima de crecimiento teórica y explica en parte cómo los agujeros negros pudieron crecer tanto en masa tan rápidamente en el universo temprano. La luz emitida por LID-568 ha tardado alrededor de 1.500 millones de años en llegar a la Tierra y, aunque es débil desde nuestra posición en el universo, su distancia significa que debe ser increíblemente brillante por sí misma.
Una fiesta cósmica y apetito voraz de LID-568
El equipo científico descubrieron que LID-568 parece estar alimentándose de materia cósmica a un ritmo 40 veces mayor que su límite de Eddington. Este límite describe la luminosidad máxima que puede alcanzar un agujero negro, de modo que su radiación hacia el exterior aún esté equilibrada por la fuerza gravitacional hacia el interior. En otras palabras, la luminosidad de LID-568 es mayor de lo teóricamente posible.
«Este agujero negro se está dando un festín», dice Julia Scharwächter, astrónoma y coautora del Observatorio Internacional Gemini/NSF NOIRLab.
«Este caso extremo muestra que un mecanismo de alimentación rápida por encima del límite de Eddington es una de las posibles explicaciones de por qué vemos estos agujeros negros tan pesados tan temprano en el Universo».
«El descubrimiento de un agujero negro con acreción super-Eddington sugiere que una porción significativa del crecimiento de masa puede ocurrir durante un solo episodio de alimentación rápida, independientemente de si el agujero negro se originó a partir de una semilla ligera o pesada».
Las observaciones de LID-568 sugieren que es posible que un agujero negro supermasivo supere el límite de Eddington, pero ¿cómo puede ser esto posible? Una teoría, dicen los astrónomos, es que los flujos observados en LID-568 están actuando como una “válvula de liberación” para el exceso de energía generado por la acreción extrema de material.
¿Este agujero negro está rompiendo las leyes de la física?
Supuestamente, existe un límite teórico a la cantidad que un agujero negro puede consumir en un momento dado. Se llama límite de Eddington , en honor al astrofísico británico Sir Arthur Eddington, y describe un equilibrio entre la tasa de materia que cae sobre un agujero negro y la cantidad de radiación (incluidos los rayos X) producida por la caída que luego empuja hacia atrás la materia que se acumula. A este proceso lo llamamos retroalimentación y, por encima de una cierta tasa de acreción, la retroalimentación se hace tan grande que detiene la acreción. Este es el límite de Eddington.
El agujero negro habría comenzado su vida originalmente como una “semilla”. En teoría, varios mecanismos podrían producir estas semillas, como por ejemplo, estrellas masivas que dejan atrás agujeros negros de masa estelar cuando mueren (estas serían semillas “ligeras”), o el colapso gravitacional directo de una nube de gas masiva para formar un agujero negro intermedio de aproximadamente mil masas solares. Este rápido estallido de acreción no durará para siempre; el límite de Eddington acabará prevaleciendo.
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