Trobats forats negres supermassius en galàxies nanes llunyanes
La ciència només havia trobat casos similars a l'univers d'avui dia, 13.600 milions d’anys després del Big Bang
Aquesta troballa planteja noves preguntes en l’estudi de l’evolució dels forats negres
Un equip internacional amb participació de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i 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 (13.600 milions d’anys 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 les seves sigles 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’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).
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 créixer 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.
Nota de premsa preparada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i el CSIC.
Imatge Principal
Peu d’imatge: Il·lustració artística d'un forat negre supermassiu al centre d'una galàxia.
Crèdit: NASA/JPL-Caltech
Enllaços
– IEEC
– ICE-CSIC
Més informació
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Overmassive black holes in dwarf galaxies out to z~0.9 in the VIPERS survey», de Mar Mezcua et al., que apareixerà a la revista The Astrophysical Journal Letters el 30 de gener de 2023. DOI: 10.3847/2041-8213/acae25.
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat de recerca ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat de recerca CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat de recerca CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat de recerca ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).
Contactes
Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
Autor Principal a l’IEEC
Barcelona, Espanya
Mar Mezcua
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: mezcua@ieec.cat