Proponen nuevas teorías sobre la formación de agujeros negros supermasivos

Los agujeros negros son regiones espaciales compuestas por los restos fríos de antiguas estrellas, con una fuerza gravitacional lo suficientemente poderosa como para retener cualquier partícula material, in­cluso las de luz.

Si bien estas estructuras de materia oscura son una referencia para el estudio de las propiedades del universo, la formación y el crecimiento de los agujeros negros supermasivos sigue siendo uno de los mayores interrogantes de la comunidad
científica.

En el último tiempo, los modelos que buscaban entender su desarrollo estaban basados en un tipo de materia compuesta por átomos y otros elementos espaciales que pueden ser captados por el ojo humano. De acuerdo a estas teorías, la propia gravedad de la materia hace que terminen colapsando en agujeros negros que luego crecen hasta volverse supermasivos.

En un nuevo intento por tratar de descifrar el desarrollo de estas estructuras, un equipo de investigadores liderado por Carlos Argüelles, astrofísico de la Universidad Nacional de La Plata, detectó un mecanismo centrado en halos de materia oscura, cuya densidad podría explicar la formación de agujeros de hasta 100.000 millones de masas solares.

De acuerdo a esta teoría, el proceso sería mucho más rápido de lo que arrojan los modelos previos, hecho que explica la presencia de agujeros negros supermasivos en el Universo temprano, unos 800 millones de años después del Big Bang.

“Este nuevo escenario de formación puede ofrecer una explicación natural a cómo se formaron los agujeros negros supermasivos dentro de los halos de materia oscura en el Universo temprano, sin requerir una formación estelar previa o la necesidad de invocar agujeros negros semilla con tasas de crecimiento poco realistas”, sostuvo Argüelles.

A grandes rasgos, las galaxias se dividen en dos grupos: activas y no activas. Las primeras son más grandes, emiten niveles de radiación muy intensos y, eventualmente, disparan jets de materia desde su centro.

“En las no activas, como la nuestra, eso no ocurre. Nuestro modelo sugiere que en las no activas podríamos prescindir de la idea de un agujero negro supermasivo, pero en las activas la concentración de materia oscura sí habría colapsado y devenido en uno, como en el caso de la reciente detección en M87”, explicó Argüelles en referencia al agujero negro fotografiado en 2019, cuya masa es de 6.500 millones de soles.

A partir de este modelo matemático, el equipo logró establecer la densidad de materia oscura necesaria para provocar el colapso que deriva en la formación de estas estructuras.“Ese límite está en el orden de los 100 millones de masas solares, lo que se corresponde con la masa de las galaxias enanas típicas, y depende de la masa de la partícula de materia oscura que se utilizó para el estudio (un fermión neutro)”, detalló el astrofísico.

Además agregó: “Los fermiones tienen algo que se llama el Principio de Exclusión de Pauli, que significa que no podés almacenar fermiones indefinidamente en un mismo nivel de energía. Cuando se van compactando, estas partículas llegan a una densidad máxima, por arriba de la cual no se puede soportar más y colapsa a un agujero negro. Eso se llama el Limite de Chandrasekhar”.

“Nuestro modelo propone que en las galaxias enanas no se produce el colapso de materia oscura hacia un agujero negro masivo, sino que esas galaxias quedarían con un núcleo central de materia oscura que podría imitar la firma gravitacional de un agujero negro, rodeado por un halo exterior que explique sus curvas de rotación”, concluyó el investigador.