Los astrónomos detectan un precursor de agujero negro supermasivo al acecho en los datos de archivo del Hubble

Un equipo internacional de astrónomos que utiliza datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y otros observatorios espaciales y terrestres ha descubierto un objeto único en el lejano Universo primitivo que es un vínculo crucial entre las galaxias formadoras de estrellas y la aparición de los primeros agujeros negros supermasivos. Este objeto es el primero de su tipo en ser descubierto tan temprano en la historia del Universo, y había estado al acecho desapercibido en una de las áreas mejor estudiadas del cielo nocturno.

Un equipo internacional de astrónomos que utiliza datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y otros observatorios espaciales y terrestres ha descubierto un objeto único en el lejano Universo temprano que es un vínculo crucial entre las jóvenes galaxias formadoras de estrellas y las primeras. agujeros negros supermasivos. Este objeto es el primero de su tipo en ser descubierto tan temprano en la historia del Universo, y había estado al acecho desapercibido en una de las áreas mejor estudiadas del cielo nocturno. Las teorías actuales predicen que los agujeros negros supermasivos comienzan su vida en los núcleos envueltos en polvo de las galaxias con "estallido estelar" vigorosamente formadoras de estrellas antes de expulsar el gas y el polvo circundantes y emerger como cuásares extremadamente luminosos. Si bien son extremadamente raros, se han detectado ejemplos tanto de galaxias polvorientas con estallido estelar como de cuásares luminosos en el Universo primitivo. El equipo cree que GNz7q podría ser el "eslabón perdido" entre estas dos clases de objetos. Crédito: ESA/Hubble, N. Bartmann

Los astrónomos han luchado por comprender la aparición de agujeros negros supermasivos en el Universo primitivo desde que estos objetos fuesen descubiertos a distancias correspondientes a un tiempo de solo 750 millones de años después del Big Bang [1]. Las teorías y las simulaciones por computadora predicen los agujeros negros de rápido crecimiento en las polvorientas galaxias de formación estelar temprana, pero hasta ahora no se habían observado. Ahora, sin embargo, los astrónomos han informado del descubrimiento de un objeto, al que denominan GNz7q, que se cree que es el primer agujero negro de rápido crecimiento que se encuentra en el Universo primitivo. Los datos de archivo del Hubble de Advanced Camera for Surveys ayudaron al equipo a estudiar la emisión ultravioleta compacta del disco de acreción del agujero negro y a determinar que GNz7q existió solo 750 millones de años después del Big Bang.

"Nuestro análisis sugiere que GNz7q es el primer ejemplo de un agujero negro de rápido crecimiento en el núcleo polvoriento de una galaxia con estallido estelar en una época cercana al primer agujero negro supermasivo conocido en el Universo", explica Seiji Fujimoto, astrónomo del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague en Dinamarca y autor principal del artículo que describe este descubrimiento. "Las propiedades del objeto en todo el espectro electromagnético están en excelente acuerdo con las predicciones de las simulaciones teóricas".

Las teorías actuales predicen que los agujeros negros supermasivos comienzan su vida en los núcleos envueltos en polvo de las galaxias con "estallido estelar" vigorosamente formadoras de estrellas antes de expulsar el gas y el polvo circundantes y emerger como cuásares extremadamente luminosos. Si bien son extremadamente raros, se han detectado ejemplos tanto de galaxias polvorientas con estallido estelar como de cuásares luminosos en el Universo primitivo. El equipo cree que GNz7q podría ser el "eslabón perdido" entre estas dos clases de objetos.

"GNz7q proporciona una conexión directa entre estas dos poblaciones raras y proporciona una nueva vía para comprender el rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos en los primeros días del Universo", continuó Fujimoto. “Nuestro descubrimiento es un precursor de los agujeros negros supermasivos que observamos en épocas posteriores”.

Si bien no se pueden descartar por completo otras interpretaciones de los datos del equipo, las propiedades observadas de GNz7q están en fuerte acuerdo con las predicciones teóricas. La galaxia anfitriona de GNz7q está formando estrellas a un ritmo de 1600 masas solares de estrellas por año [2] y GNz7q parece brillante en longitudes de onda ultravioleta pero muy débil en longitudes de onda de rayos X. El equipo interpretó esto, junto con el brillo de la galaxia anfitriona en longitudes de onda infrarrojas, para sugerir que GNz7q alberga un agujero negro de rápido crecimiento aún oscurecido por el núcleo polvoriento de su disco de acreción en el centro de la galaxia anfitriona de formación estelar.

Un equipo internacional de astrónomos que utiliza datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y otros observatorios espaciales y terrestres ha descubierto un objeto único en el lejano Universo temprano que es un vínculo crucial entre las jóvenes galaxias formadoras de estrellas y las primeras. agujeros negros supermasivos. Este objeto es el primero de su tipo en ser descubierto tan temprano en la historia del Universo, y había estado al acecho desapercibido en una de las áreas mejor estudiadas del cielo nocturno. El objeto, al que se hace referencia como GNz7q, se muestra aquí en el centro de la imagen del campo Hubble GOODS-North. Crédito: NASA, ESA, G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz), P. Oesch (Universidad de California, Santa Cruz; Universidad de Yale), R. Bouwens e I. Labbé (Universidad de Leiden) y el Equipo Científico, S.Fujimoto et al. (Centro Cosmic Dawn [DAWN] y Universidad de Copenhague)

Además de la importancia de GNz7q para la comprensión de los orígenes de los agujeros negros supermasivos, este descubrimiento es notable por su ubicación en el campo Hubble GOODS North, una de las áreas más estudiadas del cielo nocturno [3].

"GNz7q es un descubrimiento único que se encontró justo en el centro de un campo celeste famoso y bien estudiado, lo que demuestra que los grandes descubrimientos a menudo se pueden ocultar justo frente a ti", comentó Gabriel Brammer, otro astrónomo del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y miembro del equipo detrás de este resultado. "Es poco probable que el descubrimiento de GNz7q dentro del área de estudio relativamente pequeña de GOODS-N haya sido solo 'mala suerte', sino que la prevalencia de tales fuentes puede ser, de hecho, significativamente mayor de lo que se pensaba anteriormente".

Encontrar GNz7q escondido a simple vista solo fue posible gracias a los conjuntos de datos de múltiples longitudes de onda excepcionalmente detallados disponibles para GOODS-North. Sin esta riqueza de datos, GNz7q habría sido fácil de pasar por alto, ya que carece de las características distintivas que generalmente se usan para identificar los cuásares en el Universo primitivo. El equipo ahora espera buscar sistemáticamente objetos similares utilizando estudios dedicados de alta resolución y aprovechar los instrumentos espectroscópicos del telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA para estudiar objetos como GNz7q con un detalle sin precedentes.

"La caracterización completa de estos objetos y el sondeo de su evolución y la física subyacente con mucho más detalle será posible con el telescopio espacial James Webb". concluyó Fujimoto. "Una vez que esté en funcionamiento regular, Webb tendrá el poder de determinar de manera decisiva qué tan comunes son realmente estos agujeros negros de rápido crecimiento".

Un equipo internacional de astrónomos que utiliza datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y otros observatorios espaciales y terrestres ha descubierto un objeto único en el lejano Universo temprano que es un vínculo crucial entre las jóvenes galaxias formadoras de estrellas y las primeras. agujeros negros supermasivos. Este objeto es el primero de su tipo en ser descubierto tan temprano en la historia del Universo, y había estado al acecho desapercibido en una de las áreas mejor estudiadas del cielo nocturno. El objeto, al que se hace referencia como GNz7q, se muestra aquí en el centro del recorte del campo Hubble GOODS-North. Crédito: NASA, ESA, G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz), P. Oesch (Universidad de California, Santa Cruz; Universidad de Yale), R. Bouwens e I. Labbé (Universidad de Leiden) y el Equipo Científico, S.Fujimoto et al. (Centro Cosmic Dawn [DAWN] y Universidad de Copenhague)

Notas

[1] Mientras que la luz viaja imperceptiblemente rápido en la vida cotidiana, las grandes distancias en astronomía significan que a medida que los astrónomos miran objetos cada vez más distantes, también miran hacia atrás en el tiempo. Por ejemplo, la luz del Sol tarda alrededor de 8,3 minutos en llegar a la Tierra, lo que significa que vemos el Sol como era hace 8,3 minutos. Los objetos más distantes son los más lejanos en el tiempo, lo que significa que los astrónomos que estudian galaxias muy distantes pueden estudiar los períodos más tempranos del Universo.

[2] Esto no significa que cada año se produzcan 1600 estrellas similares al Sol en la galaxia anfitriona de GNz7q, sino que cada año se forma una variedad de estrellas con una masa total 1600 veces mayor que la del Sol.

[3] GOODS, el Estudio Profundo de los Orígenes de los Grandes Observatorios, es un estudio astronómico que combina observaciones de longitud de onda múltiple de algunos de los telescopios más capaces jamás construidos, incluidos el Hubble, los telescopios espaciales Herschel y XMM-Newton de la ESA, el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y el Chandra. Observatorio de rayos X y poderosos telescopios terrestres.

Más información

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

Estos resultados han sido publicados en Nature.

El equipo internacional de astrónomos de este estudio está formado por S. Fujimoto (Cosmic Dawn Center [DAWN] e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), G. B. Brammer (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), D. Watson (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), G. E. Magdis (DAWN, DTU-Space en la Universidad Técnica de Dinamarca e Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, Dinamarca), V. Kokorev (DAWN y Niels Instituto Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), T. R. Greve (DAWN y DTU-Space, Universidad Técnica de Dinamarca, Dinamarca), S. Toft (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), F. Walter (DAWN, Dinamarca, el Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania, y el Observatorio Nacional de Radioastronomía, EE. UU.), R. Valiante (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Roma, Italia), M. Ginolfi (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania), R. Schneider (INAF-Osservatorio Astronomico di R oma, Roma, Italia y Dipartimento di Fisica, Universitá di Roma La Sapienza, Roma, Italia), F. Valentino (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), L. Colina (DAWN, Copenhague, Dinamarca y Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Madrid, España), M. Vestergaard (Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca, y Steward Observatory, Universidad de Arizona, EE. UU.), R. Marques-Chaves (Observatorio de Ginebra, Universidad de Ginebra, Suiza), J. P. U. Fynbo (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), M. Krips (IRAM, Domaine Universitaire, Saint-Martin-d'Hères, Francia), C. L. Steinhardt (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), I. Cortzen (IRAM, Domaine Universitaire, Saint-Martin-d'Hères, Francia), F. Rizzo (DAWN e Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca) y P. A. Oesch (DAWN, Copenhague, Dinamarca y Observatorio de Ginebra, Universidad de Ginebra, Suiza).

Crédito de la imagen: ESA/Hubble, N. Bartmann

Enlaces

• Imágenes del Hubble
• Lanzamiento del sitio Hubble
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• Lanzamiento del telescopio Subaru
• papel de la ciencia

Contactos

Seiji Fujimoto

Cosmic Dawn Center y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague

Dinamarca

Correo electrónico: fujimoto@nbi.ku.dk

Gabriel bramer

Cosmic Dawn Center y el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague

Dinamarca

Correo electrónico: gabriel.brammer@nbi.ku.dk

Betania Downer

Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble

Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org

• Publicado en ESA/Hubble el 13 de abril del 2022, enlace publicación.