L’estudi presenta una mostra de set galàxies nanes, entre 10.000 i 6.000 milions d’anys després del Big Bang, que allotgen forats negres supermassius. La ciència només havia trobat casos similars a l’univers d’avui dia, 13,6 gigaanys després del Big Bang.

Un equip internacional amb participació del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) ha descobert forats negres supermassius en galàxies nanes quan l’univers era molt més jove que l’actual, 6.000 milions d’anys després del Big Bang. Es tracta d’una troballa molt inusual, ja que fins ara només s’havien descobert diversos casos a l’univers local, és a dir, l’univers avui dia (13,6 gigaanys després del Big Bang). L’estudi es publica a The Astrophysical Journal Letters.

Els forats negres supermassius tenen masses de més d’1 milió de sols. Es creu que cada galàxia massiva conté un forat negre supermassiu al centre. Per exemple, el que es troba al centre de la Via Làctia es diu Sagitari A i té una massa equivalent a uns 4 milions de sols. Les galàxies nanes, més petites i menys massives, haurien de contenir forats negres de massa intermèdia, de menys d’1 milió de sols. Des de fa un parell de dècades, s’han localitzat centenars de forats negres de massa intermèdia en galàxies nanes de l’univers local gràcies al seu nucli galàctic actiu (AGN, per la seva sigla en anglès), ja que la matèria al voltant dels forats negres emet radiació quan aquests estan actius.

Aquest estudi presenta una mostra de set galàxies nanes més llunyanes que la majoria de casos, entre 10.000 i 6.000 milions d’anys després del Big Bang. “El que ha sorprès l’equip és que la seva massa és consistent amb la de forats negres supermassius, ja que són 10 milions i 100 milions de vegades la massa del Sol”, apunta Mar Mezcua, que lidera l’estudi i és investigadora de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) y de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

Es creu que les galàxies massives i els seus forats negres supermassius creixen en tàndem, coevolucionen. Per aquest motiu, aquesta nova troballa apunta que els forats negres han crescut més ràpidament que les seves galàxies amfitriones. L’equip investigador planteja la hipòtesi que, amb el temps, aquestes galàxies creixeran fins que la seva massa encaixi amb la del forat negre que allotgen.

Simulacions de forats negres de massa intermèdia

A més, els científics conclouen que aquests forats negres poden tenir el seu origen en galàxies nanes amb forats negres de massa intermèdia a l’univers primerenc, 1.000 milions d’anys després del Big Bang. El personal investigador ha arribat a aquesta conclusió després de fer simulacions de forats negres de massa intermèdia o llavor (a partir dels quals es pensa que poden creixen els forats negres supermassius) i descobrir que, possiblement, una part d’aquests forats negres de massa intermèdia hagi evolucionat ràpidament fins a convertir-se en supermassius, al contrari que les galàxies que els allotgen.

“Aquesta troballa té implicacions en la nostra comprensió del creixement dels forats negres supermassius, com és el cas del forat negre al centre de la Via Làctia”, afirma l’astrònoma.

S’espera que amb la nova generació de telescopis com DESI o LSST sigui possible detectar moltes més galàxies nanes encara més llunyanes, cosa que permetrà investigar més profundament l’evolució dels forats negres des de les primeres llavors fins als forats negres supermassius.

Article de referència:

Mar Mezcua, Malgorzata Siudek, Hyewon Suh, Rosa Valiante, Daniele Spinoso and Silvia Bonoli. Overmassive black holes in dwarf galaxies out to z̴̴̴~0.9 in the VIPERS survey. The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/acae25.

ICE-CSIC Comunicación/CSIC Comunicación

Il·lustració artística d'un forat negre supermassiu al centre d'una galàxia. / NASA/JPL-Caltech

Il·lustració artística d’un forat negre supermassiu al centre d’una galàxia. / NASA/JPL-Caltech