Vislumbrados solo ocasionalmente en el corazón de cúmulos masivos de galaxias, los agujeros negros ultramasivos son algunos de los objetos más grandes y esquivos del universo. Estos gigantes de agujeros negros tienen masas que exceden la de 10 mil millones de soles, lo que los hace mucho más monstruosos que incluso los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de galaxias como la Vía Láctea, y su tremendo tamaño ha dejado perplejos a los astrónomos durante mucho tiempo.
Ahora, los investigadores que estudian una rara fusión de galaxias con tres agujeros negros supermasivos en su centro pueden haber descubierto finalmente los orígenes de estos monstruos cósmicos.
Utilizando una simulación cosmológica de alta resolución llamada ASTRID, el equipo modeló el nacimiento de un agujero negro ultramasivo tras la fusión de las tres galaxias dentro de la simulación del universo. Cada una de estas galaxias contenía su propio cuásar, un agujero negro supermasivo que se alimenta de gas y genera explosiones masivas de radiación que pueden eclipsar a todas las estrellas de sus galaxias anfitrionas combinadas.
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Cuando los cuásares triples se encontraron, formaron un agujero negro aún más masivo y, al mismo tiempo, desencadenaron un frenesí de alimentación que permitió que el objeto combinado alcanzara el estado ultramasivo.
«Encontramos un sistema muy raro que contiene un triplete de cuásar en la época del mediodía cósmico, hace unos 11 mil millones de años, cuando las galaxias y los agujeros negros supermasivos alcanzan su actividad máxima», dijo el autor principal del estudio. Yueying Ni (se abre en una pestaña nueva), un becario postdoctoral en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, dijo a WordsSideKick.com por correo electrónico. «El sistema está compuesto por tres cuásares brillantes alimentados por agujeros negros supermasivos, cada uno de los cuales reside en galaxias masivas de unas 10 veces la masa de nuestra galaxia, la Vía Láctea».
La simulación del equipo mostró que los cuásares triples probablemente se fusionaron en el transcurso de 150 millones de años y formaron el agujero negro más masivo de toda la simulación, con una masa superior a 300 mil millones de veces la del sol, o más que todas las estrellas de la Vía Láctea. combinado, según Ni.
«Esto indica un posible canal de formación de estos agujeros negros ultramasivos por eventos extremos de fusión de múltiples agujeros negros supermasivos», dijo Ni.
La rareza de los sistemas de cuásar triple puede explicar por qué los agujeros negros ultramasivos en el universo real son tan esquivos.
«Aunque en general, esperamos que los sistemas más masivos alberguen agujeros negros más masivos, los agujeros negros ultramasivos son esquivos, porque el crecimiento de los agujeros negros es un proceso bastante autorregulado», explicó Ni. «En un sistema/galaxia aislado, cuando un agujero negro crece lo suficientemente masivo, depositará una fuerte retroalimentación en su entorno y se limitará a un crecimiento más rápido».
En otras palabras, los astrónomos esperan que la formación de un agujero negro ultramasivo con una masa incluso en el extremo inferior del espectro (alrededor de 10 mil millones de veces la del sol) ocurra solo en escenarios muy raros y extremos. En este caso, eso viene en forma de fusiones repetidas de tres galaxias muy masivas.
Como trabajo de seguimiento, el equipo tiene la intención de realizar un análisis estadístico de sistemas de cuásares múltiples en la simulación ASTRID para estudiar las propiedades de sus galaxias anfitrionas, hacer observaciones simuladas y rastrear cómo el agujero negro ultramasivo y la galaxia anfitriona evolucionan a medida que el procede la simulación.
La investigación se publicó el 30 de noviembre de 2022 en Las cartas del diario astrofísico (se abre en una pestaña nueva).
