Muy cerca del comienzo, los científicos piensan que había agujeros negros.
Estos agujeros negros, que los astrónomos nunca detectaron directamente, no se formaron de la manera habitual: el colapso explosivo de una gran estrella moribunda en su propio pozo gravitatorio. El asunto en estos agujeros negros, los investigadores creen, no fue aplastado en una singularidad por los últimos jadeos de una vieja estrella.
De hecho, en aquel entonces, en los primeros mil millones de años del universo, no había estrellas viejas. En cambio, había enormes nubes de materia, llenando el espacio, sembrando las primeras galaxias. Sin embargo, los investigadores creen que parte de esa materia se agrupó más estrechamente, colapsándose en su propia gravedad al igual que las viejas estrellas más tarde cuando el universo envejeció. Esos colapsos, creen los investigadores, sembraron agujeros negros supermasivos que no tenían vida previa como estrellas. Los astrónomos llaman a estas singularidades "colapso directo de los agujeros negros" (DCBH).
Sin embargo, el problema con esta teoría es que nadie ha encontrado nunca una.
Pero eso podría cambiar. Un nuevo artículo del Instituto de Tecnología de Georgia publicado el 10 de septiembre en la revista Nature Astronomy propone que el telescopio espacial James Webb (JWST), que la NASA tiene la intención de lanzar en algún momento en los próximos años, debería ser lo suficientemente sensible como para detectar una galaxia. que contiene un agujero negro de este antiguo período de la historia del universo. Y el nuevo estudio propone un conjunto de firmas que podrían usarse para identificar una galaxia que aloja DCBH.
Y ese telescopio ultrapotente podría no tener que buscar en los cielos durante mucho tiempo para encontrar uno.
"Predecimos que el próximo telescopio espacial James Webb podría detectar y distinguir una galaxia joven que alberga un agujero negro de colapso directo ... con un tiempo de exposición total de tan solo 20,000 segundos", escribieron los investigadores. (Más tarde, notaron que había algunos elementos "crudos" en esa estimación temporal).
Para hacer su predicción, los investigadores utilizaron un modelo de computadora para simular la formación de un DCBH en el universo temprano. Descubrieron que cuando se forma un DCBH, se forman muchas estrellas enormes, de corta duración y libres de metales a su alrededor. Entonces, la luz proveniente de su galaxia anfitriona contendría firmas de estrellas con bajo contenido de metal.
También descubrieron que un DCBH emergente emite frecuencias particulares y elevadas de radiación electromagnética que el JWST podía reconocer, aunque esa radiación habría viajado tan lejos, desde una galaxia que se movía tan rápido en la dirección opuesta, que se habría desplazado al rojo en radiación infrarroja por el momento en que llegó a nuestro sistema solar. (La luz se desplaza hacia el rojo o se desplaza hacia longitudes de onda más largas, a medida que los objetos en el universo se alejan unos de otros).
Y eso llega a la razón subyacente de que los investigadores todavía pueden especular (en términos muy avanzados) sobre cómo debería ser un DCBH para el JWST, y esperar a que el JWST llegue realmente al espacio: para estudiar el universo primitivo, los científicos han mirar muy lejos, a la luz muy antigua que ha estado viajando durante mucho tiempo. Esa luz es especialmente tenue, y sin un instrumento tan sensible como el JWST, la humanidad actualmente no tiene forma de detectarlo.
Sin embargo, una vez que se inicie el JWST, debería ser capaz de detectar un DCBH en un tiempo relativamente corto, escribieron los investigadores. Eso es porque hay muchos agujeros negros que los investigadores ya pueden detectar desde el universo un poco más tarde que sospechan que podrían ser DCBH. Pero esos agujeros negros están más cerca de la Tierra, por lo que las señales que la humanidad ahora puede detectar de ellos se crearon más adelante en su vida, cuando se perdió la evidencia de cómo se formaron.
Hay una serie de preguntas abiertas sobre DCBH que el JWST podría responder, dijeron los investigadores en una declaración, como si un DCBH se forma y luego hace que se forme una galaxia a su alrededor, o si los DCBH se formaron después de que el asunto a su alrededor ya se hubiera agrupado juntos en estrellas
"Este es uno de los últimos grandes misterios del universo primitivo", dijo en el comunicado Kirk Barrow, primer autor del artículo y recién graduado doctoral de la Facultad de Física de Georgia Tech. "Esperamos que este estudio brinde un buen paso para descubrir cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos en el nacimiento de una galaxia".
