Webb detecta la fusión de agujeros negros más distante hasta la fecha
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA para encontrar evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años. Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se detecta tan temprano en el Universo.
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| Esta imagen muestra el entorno del sistema galáctico ZS7 del programa JWST PRIMER (PI: J. Dunlop) visto por el instrumento NIRCam de Webb. Una nueva investigación utilizando el instrumento NIRSpec del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA ha determinado que el sistema es evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años. Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se detecta tan temprano en el Universo. El equipo ha encontrado evidencia de gas muy denso con movimientos rápidos en las proximidades del agujero negro, así como gas caliente y altamente ionizado iluminado por la radiación energética típicamente producida por los agujeros negros en sus episodios de acreción. Webb también permitió al equipo separar espacialmente los dos agujeros negros y determinó que uno de los dos agujeros negros tiene una masa 50 millones de veces la masa del Sol. La masa del otro agujero negro probablemente sea similar, aunque es más difícil de medir porque este segundo agujero negro está enterrado en gas denso. CRÉDITO: ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, H. Übler, R. Maiolino, et. Alabama |
Los astrónomos han encontrado agujeros negros supermasivos con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol en la mayoría de las galaxias masivas del Universo local, incluida nuestra Vía Láctea. Es probable que estos agujeros negros hayan tenido un impacto importante en la evolución de las galaxias en las que residen. Sin embargo, los científicos aún no comprenden completamente cómo estos objetos crecieron hasta volverse tan masivos. El hallazgo de gigantescos agujeros negros que ya existían en los primeros mil millones de años después del Big Bang indica que dicho crecimiento debe haber ocurrido muy rápidamente y muy temprano. Ahora, el Telescopio Espacial James Webb está arrojando nueva luz sobre el crecimiento de los agujeros negros en el Universo temprano.
Las nuevas observaciones de Webb han proporcionado evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años. El sistema se conoce como ZS7.
Los agujeros negros masivos que están acumulando materia activamente tienen características espectrográficas distintivas que permiten a los astrónomos identificarlos. Para galaxias muy distantes, como las de este estudio, estas firmas son inaccesibles desde la Tierra y sólo pueden verse con Webb.
"Encontramos evidencia de gas muy denso con movimientos rápidos en las proximidades del agujero negro, así como gas caliente y altamente ionizado iluminado por la radiación energética que normalmente producen los agujeros negros en sus episodios de acreción", explicó la autora principal Hannah Übler del estudio. Universidad de Cambridge en el Reino Unido. "Gracias a la nitidez sin precedentes de sus capacidades de obtención de imágenes, Webb también permitió a nuestro equipo separar espacialmente los dos agujeros negros".
El equipo descubrió que uno de los dos agujeros negros tiene una masa 50 millones de veces la masa del Sol. "La masa del otro agujero negro probablemente sea similar, aunque es mucho más difícil de medir porque este segundo agujero negro está enterrado en gas denso", explicó el miembro del equipo Roberto Maiolino de la Universidad de Cambridge y el University College London en el Reino Unido.
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| Esta imagen muestra la ubicación del sistema galáctico ZS7 del programa JWST PRIMER (PI: J. Dunlop). Una nueva investigación utilizando el instrumento NIRSpec del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA ha determinado que el sistema es evidencia de una fusión en curso de dos galaxias y sus enormes agujeros negros cuando el Universo tenía sólo 740 millones de años. Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se detecta tan temprano en el Universo. El equipo ha encontrado evidencia de gas muy denso con movimientos rápidos en las proximidades del agujero negro, así como gas caliente y altamente ionizado iluminado por la radiación energética típicamente producida por los agujeros negros en sus episodios de acreción. Webb también permitió al equipo separar espacialmente los dos agujeros negros y determinó que uno de los dos agujeros negros tiene una masa 50 millones de veces la masa del Sol. La masa del otro agujero negro probablemente sea similar, aunque es más difícil de medir porque este segundo agujero negro está enterrado en gas denso. En esta imagen de Webb NIRCam, la emisión de hidrógeno ionizado (Hβ) en el sistema ZS7 se identifica con la región naranja y la emisión de oxígeno doblemente ionizado (OIII) es visible en rojo oscuro (imagen de la derecha). [Descripción de la imagen: Se muestran tres paneles que muestran un área cada vez más pequeña del campo de galaxias PRIMER. La primera imagen muestra un gran campo de galaxias sobre el fondo negro del espacio. La segunda imagen muestra una región más pequeña de este campo, revelando las galaxias con más detalle, apareciendo en una variedad de formas y colores. La imagen final muestra el sistema de galaxias ZS7, revelando la emisión de hidrógeno ionizado en naranja y la emisión de oxígeno doblemente ionizado en rojo oscuro.] CRÉDITO: ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, H. Übler, R. Maiolino, et . Alabama |
"Nuestros hallazgos sugieren que la fusión es una ruta importante a través de la cual los agujeros negros pueden crecer rápidamente, incluso en el amanecer cósmico", explicó Hannah. "Junto con otros hallazgos de Webb sobre agujeros negros masivos activos en el Universo distante, nuestros resultados también muestran que los agujeros negros masivos han estado dando forma a la evolución de las galaxias desde el principio".
El equipo señala que una vez que los dos agujeros negros se fusionen, también generarán ondas gravitacionales [1] . Eventos como este serán detectables con la próxima generación de observatorios de ondas gravitacionales, como la próxima misión de Antena Espacial con Interferómetro Láser ( LISA ), que fue aprobada recientemente por la Agencia Espacial Europea y será el primer observatorio espacial dedicado a estudiar la gravedad. ondas.
"Los resultados de Webb nos dicen que los sistemas más ligeros detectables por LISA deberían ser mucho más frecuentes de lo que se suponía anteriormente", compartió la científica principal del proyecto LISA, Nora Luetzgendorf, de la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos. “Lo más probable es que nos haga ajustar nuestros modelos a las tasas de LISA en este rango de masa. Esto es sólo la punta del iceberg."
Este descubrimiento se debió a observaciones realizadas como parte del programa Galaxy Assembly con NIRSpec Integral Field Spectroscope. El equipo ha recibido recientemente un nuevo Gran Programa en el Ciclo 3 de observaciones de Webb, para estudiar en detalle la relación entre los agujeros negros masivos y sus galaxias anfitrionas en los primeros mil millones de años. Un componente importante de este programa será la búsqueda y caracterización sistemática de fusiones de agujeros negros. Este esfuerzo determinará la velocidad a la que se produce la fusión de los agujeros negros en las primeras épocas cósmicas y evaluará el papel de la fusión en el crecimiento inicial de los agujeros negros y la velocidad a la que se producen ondas gravitacionales desde el principio de los tiempos.
Estos resultados han sido publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Notas
[1] Las ondas gravitacionales son ondas invisibles en el tejido del espacio-tiempo. El espacio-tiempo es una cantidad de cuatro dimensiones, descrita por la teoría general de la relatividad de Einstein, que fusiona el espacio tridimensional con el tiempo. La masa deforma el espacio-tiempo, y la gravedad es en realidad el resultado de que el espacio-tiempo sea curvado por la masa de un objeto. Las ondas a través del espacio-tiempo son creadas por el movimiento de cualquier objeto con masa y se conocen como ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales pasan constantemente desapercibidas a través de la Tierra y son causadas por algunos de los eventos más violentos y energéticos del Universo. Estos incluyen la colisión de agujeros negros, el colapso de núcleos estelares, la fusión de estrellas de neutrones o estrellas enanas blancas, el bamboleo de estrellas de neutrones que no son esferas perfectas y posiblemente incluso los restos de radiación gravitacional creados en el nacimiento del Universo.
Más información
Webb es el telescopio más grande y potente jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio, utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA fue responsable del desarrollo y la calificación de las adaptaciones del Ariane 5 para la misión Webb y de la adquisición del servicio de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el espectrógrafo NIRSpec y el 50% del instrumento de infrarrojo medio MIRI , que fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a nivel nacional (el Consorcio Europeo MIRI) en asociación con el JPL y la Universidad de Arizona.
Webb es una asociación internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
Publicado en esawebb.org
Contacto:
Relaciones con los medios de la ESA
Publicado 16 de mayo del 2024, enlace publicación.enlace publicación.
