Agujeros negros supermasivos crecen más rápido que sus galaxias

Casi todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Las pocas que no lo tienen han perdido el suyo durante una colisión galáctica, cuando fue expulsado. Esto se debe a que las galaxias y sus agujeros negros se han formado juntos. Todavía hay debate sobre si las galaxias se formaron alrededor de las semillas de los agujeros negros supermasivos o viceversa, pero existe abundante evidencia que respalda la idea de que los dos evolucionan juntos.

Un punto de evidencia es el hecho de que los agujeros negros supermasivos generalmente tienen aproximadamente el 0,5% de la masa de una galaxia. La correlación de masa entre los agujeros negros y las galaxias sugiere una conexión fuerte en cómo se forman. De manera similar, la correlación entre el tamaño de una ciudad y el número de personas que viven en ella sugiere una conexión entre el tamaño estructural y la población.

Pero un estudio reciente encontró agujeros negros galácticos sobredimensionados, desafiando nuestra comprensión de su evolución. Para este estudio, publicado en Astronomy & Astrophysics, el equipo utilizó el telescopio de rayos X eROSITA y otras observaciones para examinar más de 20.000 cuásares. Los cuásares son impulsados por agujeros negros supermasivos activos.

A medida que los agujeros negros consumen material cercano, emiten una enorme cantidad de luz, como rayos X y ondas de radio. La intensidad de un cuásar está relacionada con la masa del agujero negro, por lo que los cuásares son una excelente manera de estudiar la distribución de masas de los agujeros negros. Para muchos cuásares, también conocemos la masa de sus galaxias. Al observar la región de un cuásar en luz visible e infrarroja, podemos determinar el brillo de la galaxia, que es proporcional a su masa.

Cuando el equipo comparó las masas de las galaxias con las masas de sus agujeros negros, ocho cuásares destacaron. En lugar de la proporción habitual de 200 a 1, estos sistemas tenían una proporción de 20 a 1. En otras palabras, la masa de estos agujeros negros representa aproximadamente el 5% de la masa de la galaxia. No solo eso, tres de los cuásares estaban entre los más brillantes de la muestra, lo que significa que están consumiendo materia a un ritmo excepcional. Los autores estiman que estos agujeros negros particulares podrían duplicar su masa en solo mil millones de años.

En resumen, estos agujeros negros gigantes se están comiendo hasta terminar con su propio hogar.

Una característica distintiva de estos agujeros negros inusuales es que sus galaxias son particularmente tenues. Esto significa que no contienen casi el número de estrellas que tiene, por ejemplo, la Vía Láctea. Es posible que más estrellas se formen con el tiempo. También es posible que el agujero negro consuma suficiente material para que luego las estrellas no puedan formarse. No tenemos suficientes observaciones para determinar cuál.

Basándose en las observaciones que tenemos, parece haber un mecanismo por el cual el crecimiento del agujero negro puede superar rápidamente el crecimiento de la galaxia, al menos por un tiempo. Entonces, aunque hay una conexión causal entre los dos en general, la conexión no siempre es algo fuerte. Sucede algo sutil y complejo entre las galaxias y sus agujeros negros, y necesitaremos más observaciones para determinar qué es eso.