Los agujeros negros crecieron más rápido en el universo joven

Los astrónomos han pasado años tratando de entender por qué los agujeros negros supermasivos ya no crecen ni de lejos al ritmo que tuvieron antes. Un informe destacado por Universe Today apunta a una respuesta convincente de una nueva investigación: el universo moderno simplemente no ofrece el mismo suministro de gas frío que alimentó el rápido crecimiento hace miles de millones de años.

El estudio, publicado en The Astrophysical Journal, analizó más de 1 millón de galaxias y más de 8,000 agujeros negros supermasivos en crecimiento a lo largo del tiempo cósmico. Su foco fue una transición importante en la historia de la evolución de las galaxias. Durante el período conocido como Cosmic Noon, tanto los agujeros negros como la formación estelar se dispararon. Después de esa era, el crecimiento de los agujeros negros se desaceleró drásticamente.

Qué cambió después de Cosmic Noon

Universe Today dice que el pico del crecimiento de los agujeros negros supermasivos ocurrió alrededor de un corrimiento al rojo de z ≈ 1.5 a 2, lo que corresponde aproximadamente a hace entre 9.5 y 10.5 mil millones de años. Eso sitúa el punto de inflexión en una época en la que el universo era mucho más joven y las galaxias formaban estrellas de manera más activa.

El nuevo trabajo sostiene que una de las principales razones por las que el crecimiento se debilitó después es que los agujeros negros perdieron acceso a suficiente gas frío, que es el tipo de material que más eficientemente acrecen. En otras palabras, la desaceleración quizá no requiera un mecanismo nuevo y exótico. Podría reflejar un cambio en el suministro de combustible.

Esto importa porque los agujeros negros supermasivos no evolucionan de forma aislada. El informe señala que los astrónomos han encontrado relaciones estrechas entre la masa del agujero negro y propiedades de la galaxia anfitriona, incluida la masa del bulbo y su dispersión de velocidades. Los investigadores también observan correlaciones entre las tasas promedio de acreción y la masa estelar de la galaxia, así como la formación estelar en el bulbo. Esos patrones sugieren que las galaxias y sus agujeros negros centrales crecen de manera coordinada.

Una ventana a la coevolución de las galaxias

Si el crecimiento de los agujeros negros y el de las galaxias están vinculados, entonces explicar la caída en uno puede ayudar a explicar la evolución del otro. Universe Today resume la conclusión de los investigadores al decir que seguir el crecimiento de los agujeros negros puede aportar información sobre la coevolución galaxia-agujero negro. Esa es una de las razones por las que el resultado va más allá de los especialistas en agujeros negros. Ayuda a aclarar cómo cambió el ecosistema cósmico más amplio después de su era más productiva.

A veces se ha descrito la desaceleración como “AGN downsizing”, en referencia a la disminución de la actividad de los núcleos galácticos activos con el tiempo. La nueva investigación da a esa idea una base física más concreta. En vez de sugerir que los agujeros negros perdieron de alguna manera la capacidad de acrecer eficientemente, el estudio indica que el entorno a su alrededor cambió. El combustible preferido se volvió menos disponible.

Esa conclusión también encaja con la historia más amplia de la estructura en maduración del universo. Las condiciones que favorecieron una intensa formación estelar y una rápida alimentación de agujeros negros no fueron permanentes. A medida que esas condiciones desaparecieron, ambos procesos se ralentizaron. En ese sentido, la historia de crecimiento de los agujeros negros supermasivos puede ser otra señal de que la fase de construcción más dramática del universo quedó muy atrás en el pasado.

Grandes muestras, escalas de tiempo largas

Una de las fortalezas del estudio es su escala. Al observar más de 1 millón de galaxias y miles de agujeros negros supermasivos en crecimiento activo, los investigadores pudieron probar tendencias a largo plazo en lugar de depender de unos pocos objetos extremos. Esa muestra amplia hace que el resultado sea más persuasivo porque conecta agujeros negros acrecentes individuales con cambios a nivel de población a lo largo de miles de millones de años.

El trabajo también refleja cómo la astronomía moderna depende cada vez más de grandes sondeos y comparaciones entre épocas. Los potentes instrumentos infrarrojos han facilitado ver más profundo en el pasado del universo, y esas vistas han aclarado un enigma que antes parecía menos urgente: si los agujeros negros gigantes fueron tan activos antes, ¿por qué son relativamente apagados hoy?

La respuesta ofrecida aquí es casi austera en su simplicidad. El crecimiento se desaceleró porque cambió el suministro de alimento. El gas frío se volvió más difícil de conseguir, y sin él los motores en los centros galácticos perdieron gran parte de su impulso.

Por qué importa

Los agujeros negros supermasivos siguen siendo de los objetos más extremos del universo, pero su importancia no se limita al espectáculo. Su actividad influye en las galaxias circundantes mediante radiación, chorros y procesos de retroalimentación que pueden moldear la formación estelar y el movimiento del gas. Entender cuándo y por qué disminuyó el crecimiento de los agujeros negros ayuda, por tanto, a los astrónomos a construir una imagen más completa de cómo las galaxias llegaron a ser lo que son hoy.

El nuevo estudio no sugiere que el misterio esté completamente cerrado. La evolución cósmica rara vez está impulsada por una sola variable. Pero la investigación resumida por Universe Today apunta con fuerza a la disponibilidad de combustible como explicación principal. Eso hace que la quietud moderna de muchos agujeros negros supermasivos resulte menos enigmática. El universo que habitan ya no es el mismo que alimentó a sus antepasados durante Cosmic Noon.

Este artículo se basa en un reportaje de Universe Today. Lee el artículo original.