Una galaxia remota que brilla con la luz de más de 300 billones de soles, es la más luminosa hasta la fecha y pertenece a una nueva clase de objetos descubiertos por el telescopio WISE de la NASA. «Estamos viendo una etapa muy intensa de la evolución de las galaxias», dijo Chao-Wei Tsai del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL) en Pasadena, California, autor principal de un nuevo estudio en «The Astrophysical Journal». «Esta luz deslumbrante puede ser de la principal etapa de crecimiento del agujero negro de la galaxia».
La galaxia brillante, conocida como WISE J224607.57-052635.0, puede tener un agujero negro gigante en su vientre, absorbiendo en sí en el gas. Los agujeros negros supermasivos atraen gas y la materia en un disco alrededor de ellos, calentando el disco a rugientes temperaturas de millones de grados y expeliendo luz visible, de rayos X, ultravioleta y de alta energía. La luz es bloqueada por las nuves de polvo alrededor. A medida que el polvo se calienta, irradia luz infrarroja.
Los agujeros negros inmensos son comunes en los núcleos de las galaxias, pero encontrar uno tan grande tan «lejos» en el cosmos es raro. Debido a que la luz de la galaxia que aloja
el agujero negro ha viajado 12.500 millones de años para llegar a nosotros, los astrónomos están viendo el objeto como lo fue en el pasado distante. El agujero negro era ya miles de millones de veces la masa de nuestro Sol cuando nuestro universo tenía sólo una décima parte de su edad actual de 13.800 millones de años.
El nuevo estudio destaca tres razones por las que los agujeros negros en las galaxias infrarrojas extremadamente luminosas como esta podrían haber crecido de manera masiva. En primer lugar, es posible que hayan nacido grandes. En otras palabras, las «semillas» o agujeros negros embrionarios, podría ser más grandes de lo que se pensaba posible.
Las otras dos explicaciones implican o romper o doblar el límite teórico de la alimentación del agujero negro, llamado el límite de Eddington. Cuando un agujero negro se alimenta, el gas cae y se calienta, expulsando luz. La presión de la luz en realidad empuja el gas hacia fuera, creando un límite a lo rápido que el agujero negro puede envolver continuamente la materia. Si un agujero negro rompe este límite, podría teóricamente inflarse a un ritmo vertiginoso. Previamente se ha observado que los agujeros negros han roto este límite; sin embargo, el agujero negro de este estudio habría tenido que romper varias veces el límite para hacerse tan grande. Alternativamente, los agujeros negros podrían estar simplemente doblando este límite.
«Otra forma en la que un agujero negro puede hacerse así de grande es que se ha alimentado más rápido que normalmente creía posible», dijo Tsai. «Esto puede suceder si el agujero negro no gira tan rápido.» Si un agujero negro gira lo suficientemente despacio, puede engullir más materia que si lo hace rápidamente.
«Los agujeros negros masivos en las galaxias infrarrojas extremadamente luminosas podrían devorar más materia por un período de tiempo más largo», dijo Andrew Blain, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, uno de los autores del estudio. «Es como ganar un concurso de comer peritos calientes que dura cientos de millones de años».
Se necesita más investigación para resolver el rompecabezas de estas galaxias deslumbrantemente luminosas. El equipo tiene planes para determinar mejor las masas de los agujeros negros centrales.
El nuevo estudio reporta un total de 20 nuevas galaxias infrarrojas extremadamente luminosas, incluyendo la galaxia más luminosa encontrada hasta la fecha. Estas galaxias no se encontraron antes debido a su distancia, y porque el polvo convierte su poderosa luz visible en una increíble efusión de luz infrarroja.
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