Búsqueda web del telescopio espacial de agujeros negros primordiales

Representación artística del telescopio espacial James Webb. Crédito: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutiérrez

El equipo del telescopio espacial Webb sigue trabajando a mi puesta en marcha Este es el último paso antes del inicio de las operaciones científicas en el verano. Hace poco vimos una foto increíble de Un agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Lácteatomada por telescopio de horizonte de sucesos. Uno de los misterios de la astronomía moderna es cuán grande es cada persona galaxia Llegó a tener un centro gigante Agujero negroy cómo algunos de estos agujeros negros eran enormes incluso en el universo primitivo. Le pedimos a Roberto Maiolino, miembro del equipo NIRSpec de Webb, que nos dijera cómo ayudaría Webb a responder algunas de estas preguntas.

“Una de las áreas de descubrimiento más emocionantes que Webb desbloqueará es la búsqueda de agujeros negros primordiales en el universo primitivo. Es la semilla del agujero negro más masivo que los astrónomos han encontrado en el núcleo galáctico. La mayoría de las galaxias (quizás todas) albergan un agujero negro en su centro, y su masa varía de millones a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Estos agujeros negros supermasivos han crecido mucho al devorar la materia circundante y también al fusionar agujeros negros más pequeños. .

“El emocionante descubrimiento más reciente es el descubrimiento de un agujero negro supermasivo, con una masa de varios miles de millones de masas solares, que en realidad existía cuando el universo tenía solo unos 700 millones de años, una fracción de su edad actual de 13.800 millones de años. Este es un rompecabezas desconcertante. el resultado, porque a una edad tan temprana no hubo tiempo suficiente para el desarrollo de un agujero negro tan grande, según la teoría estándar. Se han propuesto varios escenarios para resolver este misterio.

Una posibilidad es que los agujeros negros, causados ​​por la muerte de estrellas de primera generación en el universo primitivo, estuvieran acumulando materia a velocidades muy altas. Otro escenario es que una nube de gas primordial, que no ha sido enriquecida con elementos químicos más pesados ​​que el helio, podría colapsar de inmediato para formar un[{”atributo=””>agujeronegroconunamasadeunospocoscientosdemilesdemasassolaresysubsiguientementeacumularmateriaparaevolucionarhacialosagujerosnegroshipermasivosobservadosenépocasposterioresFinalmentelosdensoscúmulosdeestrellasnuclearesenloscentrosdelasgalaxiasbebéspuedenhaberproducidosemillasdeagujerosnegrosdemasaintermediaatravésdecolisionesestelaresolafusióndeagujerosnegrosdemasaestelaryluegovolversemuchomásmasivosatravésdelaacreción[{”attribute=””>blackholewithamassofafewhundredthousandsolarmassesandsubsequentlyaccretemattertoevolveintothehyper-massiveblackholesobservedatlaterepochsFinallydensenuclearstarclustersatthecentersofbabygalaxiesmayhaveproducedintermediatemassblackholeseedsviastellarcollisionsormergingofstellar-massblackholesandthenbecomemuchmoremassiveviaaccretion

Esta ilustración muestra las poblaciones de agujeros negros conocidos (grandes puntos negros) y los posibles progenitores de agujeros negros en el universo primitivo (regiones sombreadas). Crédito: Roberto Maiolino, Universidad de Cambridge

“Webb está a punto de abrir un espacio de descubrimiento completamente nuevo en esta área. Es posible que las primeras semillas de agujeros negros se formaran originalmente en el ‘universo bebé’, solo unos pocos millones de años después del Big Bang. Webb es la ‘máquina del tiempo’ perfecta para aprender sobre estos objetos primitivos. Su sensibilidad excepcional hace que Webb sea capaz de detectar galaxias extremadamente distantes y, debido al tiempo que tarda la luz emitida por las galaxias en viajar hasta nosotros, las veremos como eran en un pasado remoto.

“El instrumento NIRSpec de Webb es particularmente adecuado para identificar semillas de agujeros negros primigenios. Mis colegas en el equipo científico del instrumento NIRSpec y yo buscaremos sus firmas durante las fases “activas”, cuando están engullendo materia vorazmente y creciendo rápidamente. En estas fases, el material que los rodea se vuelve extremadamente caliente y luminoso e ioniza los átomos en su entorno y en sus galaxias anfitrionas.

“NIRSpec dispersará la luz de estos sistemas en espectros o ‘arcoíris’. El arco iris de semillas activas de agujeros negros se caracterizará por “huellas dactilares” específicas, características de átomos altamente ionizados. NIRSpec también medirá la velocidad del gas que orbita cerca de estos agujeros negros primitivos. Los agujeros negros más pequeños se caracterizarán por velocidades orbitales más bajas. Las semillas de agujeros negros formadas en nubes prístinas se identificarán por la ausencia de características asociadas con cualquier elemento más pesado que el helio.

“Espero utilizar las capacidades sin precedentes de Webb para buscar estos progenitores de agujeros negros, con el objetivo final de comprender su naturaleza y origen. El universo primitivo y el reino de las semillas de los agujeros negros es un territorio completamente desconocido que mis colegas y yo estamos muy emocionados de explorar con Webb”.

Roberto Maiolino, profesor de astrofísica experimental y director del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge

Escrito por:

  • Jonathan Gardner, científico senior adjunto del proyecto de Webb,
    NASA
    Establecida en 1958, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) es una agencia independiente del Gobierno Federal de los Estados Unidos que sucedió al Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica (NACA). Es responsable del programa espacial civil, así como de la investigación aeronáutica y aeroespacial. Su visión es "Descubrir y expandir el conocimiento en beneficio de la humanidad."

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  • Stefanie Milam, científica adjunta del proyecto Webb para ciencia planetaria, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

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