Un nuevo estudio teórico ha propuesto un mecanismo novedoso para la creación de agujeros negros supermasivos a partir de materia oscura.
Un equipo internacional encontró que, en lugar de los escenarios de formación convencionales que involucran materia “normal”, los agujeros negros supermasivos podrían formarse directamente a partir de materia oscura en regiones de alta densidad en los centros de las galaxias. El resultado tiene implicaciones clave para la cosmología en el Universo temprano y se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Exactamente cómo se formaron inicialmente los agujeros negros supermasivos es uno de los mayores problemas en el estudio de la evolución de las galaxias en la actualidad. Se han observado agujeros negros supermasivos desde 800 millones de años después del Big Bang, y no se explica cómo pudieron crecer tan rápido.
Los modelos de formación estándar involucran materia bariónica normal, los átomos y elementos que forman las estrellas, los planetas y todos los objetos visibles, colapsando bajo la gravedad para formar agujeros negros, que luego crecen con el tiempo. Sin embargo, el nuevo trabajo investiga la existencia potencial de núcleos galácticos estables hechos de materia oscura y rodeados por un halo de materia oscura diluida, encontrando que los centros de estas estructuras podrían volverse tan concentrados que también podrían colapsar en agujeros negros supermasivos una vez que se alcanza un umbral crítico.
Según el modelo, esto podría haber sucedido mucho más rápido que otros mecanismos de formación propuestos, y habría permitido que se formaran agujeros negros supermasivos en el Universo temprano antes de las galaxias que habitan, contrariamente a lo que se entiende actualmente.
Carlos R. Argüelles, investigador de la Universidad Nacional de La Plata e ICRANet que dirigió la investigación comenta en un comunicado: “Este nuevo escenario de formación puede ofrecer una explicación natural de cómo se formaron los agujeros negros supermasivos en el Universo temprano, sin requerir formación estelar previa o necesidad de invocar agujeros negros semilla con tasas de acreción poco realistas”.
Otra consecuencia intrigante del nuevo modelo es que la masa crítica para el colapso en un agujero negro podría no alcanzarse para halos de materia oscura más pequeños, por ejemplo, los que rodean algunas galaxias enanas. Los autores sugieren que esto podría dejar galaxias enanas más pequeñas con un núcleo central de materia oscura en lugar del esperado agujero negro. Tal núcleo de materia oscura aún podría imitar las firmas gravitacionales de un agujero negro central convencional, mientras que el halo exterior de materia oscura también podría explicar las curvas de rotación de galaxias observadas.
“Este modelo muestra cómo los halos de materia oscura pueden albergar concentraciones densas en sus centros, lo que puede jugar un papel crucial para ayudar a comprender la formación de agujeros negros supermasivos”, agregó.
“Aquí hemos demostrado por primera vez que tales distribuciones de materia oscura núcleo-halo pueden formarse en un marco cosmológico y permanecer estables durante la vida del Universo”.
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