Telescopio espacial Webb busca agujeros negros primordiales

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

Equipo del Telescopio Espacial Webb sigue trabajando en mi puesta en marcha Es el último paso antes del inicio de las operaciones científicas en verano. Hace poco vimos la increíble foto de El agujero negro en el centro de nuestra Vía Lácteatomado por telescopio de horizonte de sucesos. Uno de los misterios de la astronomía moderna es el tamaño de cada galaxia Llegó a tener una centralidad gigante Agujero negroy cómo algunos de estos agujeros negros son sorprendentemente grandes incluso en el universo primitivo. Le pedimos al miembro del equipo del espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb, Roberto Maiolino, que nos dijera cómo Webb ayudará a responder algunas de estas preguntas.

“Una de las áreas de descubrimiento más emocionantes que Webb está a punto de desbloquear es la búsqueda de agujeros negros primordiales en el universo primitivo. Estas son las semillas de los agujeros negros más masivos que los astrónomos han encontrado en los núcleos galácticos. La mayoría de las galaxias (quizás todas) albergan agujeros negros en sus centros, y sus masas oscilan entre millones y miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Estos agujeros negros supermasivos se han vuelto muy grandes al devorar la materia que los rodea y también fusionar agujeros más pequeños. negros

“El último descubrimiento interesante es el descubrimiento de agujeros negros supermasivos, con masas de varios miles de millones de masas solares, que en realidad existían cuando el universo tenía solo unos 700 millones de años, una fracción de su edad actual de 13.800 millones de años. . Esto es intrigante. resultado, porque a edades tan tempranas no hubo tiempo suficiente para que se desarrollaran agujeros negros tan masivos, según las teorías estándar. Se han propuesto algunos escenarios para resolver este misterio.

Una posibilidad es que los agujeros negros, causados ​​por la muerte de la primera generación de estrellas en el universo primitivo, hayan acumulado material a un ritmo excepcionalmente alto. Otro escenario es que las nubes de gas primordiales, que aún no están enriquecidas con elementos químicos más pesados ​​que el helio, pueden colapsar directamente para formar un[{”attribute=””>agujeronegroconunamasadeunospocoscientosdemilesdemasassolaresyposteriormenteacumularmateriaevolucionarhacialosagujerosnegroshipermasivosobservadosenépocasposterioresFinalmentelosdensoscúmulosdeestrellasnuclearesenloscentrosdelasgalaxiasbebéspuedenhaberproducidosemillasdeagujerosnegrosdemasaintermediaatravésdecolisionesestelaresolafusióndeagujerosnegrosdemasaestelaryluegovolversemuchomásmasivosatravésdelaacreción[{”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 inexplorado 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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