Científicos descubren cómo se formaron los primeros cuásares del universo

El misterio de cómo se formaron los primeros cuásares del universo, algo que desconcertó a los científicos durante casi 20 años, ahora ha sido resuelto por un equipo de astrofísicos cuyos hallazgos se publicaron en Naturaleza.

La existencia de más de 200 cuásares alimentados por agujeros negros supermasivos menos de mil millones de años después del Big Bang seguía siendo uno de los problemas pendientes de la astrofísica porque nunca se entendió completamente cómo se formaron tan temprano.

El equipo de expertos dirigido por el Dr. Daniel Whalen, de la Universidad de Portsmouth, descubrió que los primeros cuásares se formaron de forma natural en las condiciones violentas y turbulentas de las raras reservas de gas del universo primitivo.

Dr. Whalen, del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad, dijo: «Este descubrimiento es particularmente emocionante porque anuló 20 años de pensamiento sobre el origen de los primeros agujeros negros supermasivos en el universo.

«Encontramos agujeros negros supermasivos en el centro de la mayoría de las galaxias masivas de hoy, que pueden tener millones o miles de millones de veces la masa del Sol. Pero en 2003 comenzamos a encontrar cuásares, agujeros negros supermasivos altamente luminosos que se acumulan activamente y que son como cósmicos». balizas en el comienzo del universo, que existieron menos de mil millones de años después del Big Bang. Y nadie entendió cómo se formaron en tiempos tan remotos».

Algunos años atrás, simulaciones de supercomputadoras mostró que los primeros cuásares podían formarse en las uniones de corrientes de gas raras, frías y poderosas. Solo existía una docena de ellos en un volumen de espacio de mil millones de años luz de diámetro, pero el agujero negro tenía que tener 100.000 masas solares al nacer. Los agujeros negros se forman hoy cuando estrellas masivas se quedan sin combustible y colapsan, pero por lo general son sólo de 10 a 100 masas solares.

Los astrofísicos han teorizado durante mucho tiempo que se formaron entre 10 000 y 100 000 estrellas de masa solar en el universo primitivo pero solo en entornos exóticos y bien ajustados, como fuertes fondos ultravioleta o flujos supersónicos entre gas y materia oscura que no se parecía a las nubes turbulentas en las que se formaron los primeros cuásares.

Dr. Whalen dijo: «Pensamos en estas estrellas como dinosaurios en la Tierra, eran enormes y primitivas. Y tuvieron una vida corta, solo vivieron un cuarto de millón de años antes de colapsar en agujeros negros».

«Nuestros modelos de supercomputadora se remontan a tiempos muy antiguos y descubrieron que flujos de gas densos y fríos capaces de crear mil millones de agujeros negros de masa solar en solo unos pocos cientos de millones de años crearon sus propias estrellas supermasivas sin la necesidad de entornos inusuales. Corrientes frías provocó turbulencias en la nube que impidieron la formación de estrellas normales hasta que la nube se volvió tan masiva que colapsó catastróficamente por su propio peso, formando dos gigantescas estrellas primordiales, una con 30.000 masas solares y la otra con 40.000.

«En consecuencia, las únicas nubes primordiales que podrían formar un quásar justo después del amanecer cósmico, cuando las primeras estrellas en el universo formado – también creó convenientemente sus propias semillas masivas. Este resultado simple y hermoso no solo explica el origen de los primeros cuásares, sino también su demografía: su número en los primeros días.

«El primer supermasivo agujeros negros fueron simplemente una consecuencia natural de la formación de estructuras en cosmologías de materia oscura fría, hijos de la red cósmica».

El artículo «Los orígenes turbulentos de los primeros cuásares» se publica en Naturaleza.