Investigadores hallan evidencia de agujero negro oscurecido en el universo temprano

Los cálculos teóricos indican que la mayor parte del crecimiento inicial de los agujeros negros ocurre mientras este objeto y el disco están rodeados por una densa nube de gas que alimenta al material del disco. A medida que el agujero negro crece, el gas en la nube se agota, hasta que solo quedan el agujero negro y el disco, brillante.

«Es extraordinariamente difícil encontrar quásares en esta fase oscurecida porque gran parte de su radiación es absorbida y no puede ser detectada por los instrumentos actuales. Gracias a Chandra y la capacidad de los rayos X de atravesar la nube oscura, creemos que finalmente lo hemos logrado”, comenta Fabio Vito.

El descubrimiento se realizó observando a PSO 167-13, quasar que fue descubierto por primera vez por Pan-STARRS, un telescopio de luz óptica ubicado en Hawai. Las observaciones ópticas han detectado unos 200 quasars muy antiguos, de la época en que el universo tenía menos de mil millones de años, es decir, el 8% de su edad actual de 13.8 mil millones de años. Sin embargo, en estas observaciones son útiles para hallar agujeros negros no oscurecidos, ya que la radiación que detectan se suprime por las nubes delgadas de gas y polvo circundantes. Por lo tanto, los investigadores esperaban que PSO 167-13 no estuviese oscurecido.

El equipo de Vito realizó observaciones de PSO 167-13 en rayos X, y, además, observó otros 9 quasars descubiertos a través de observaciones ópticas. El equipo comenta que después de 16 horas de observación, detectaron tres fotones de rayos X desde PSO 167-13, todos con cantidades relativamente altas de energía. Los rayos X de baja energía se absorben más fácilmente que los de mayor energía, por lo que la explicación probable es que el quásar está muy oculto por el gas, lo que permite que solo los rayos X de alta energía puedan detectarse.

Sin embargo, Vito explica que la galaxia que aloja el quásar tiene una galaxia compañera muy cercana, visible en observaciones previas realizadas con el Observatorio ALMA y el Telescopio Espacial Hubble. Debido a su estrecha separación y la debilidad de la fuente de rayos X, el equipo no pudo determinar si la emisión de rayos X descubierta está asociada a PSO 167-13 o a esta galaxia.

Si los rayos X provienen del quásar conocido, entonces se debe investigar por qué el quásar apareció muy oculto en rayos X pero no en luz óptica. Una posibilidad, explica Franz Bauer, académico del Instituto de Astrofísica UC y coautor de la investigación, es que haya habido un aumento rápido en el oscurecimiento del quásar durante los 3 años transcurridos entre ambas observaciones. Pero si los rayos X surgen de la galaxia compañera, significa que se detectó un nuevo quásar cerca del PSO 167-13. Este par de quásares sería el más distante detectado hasta el momento, rompiendo el récord de 1,2 mil millones de años después del Big Bang.

En cualquiera de estos dos casos, el quásar detectado por Chandra sería el más lejano de los oscurecidos que se hayan visto. El anterior récord se observa 1.3 mil millones de años después del Big Bang.

“Con una observación más larga de Chandra, podremos obtener una mejor estimación de qué tan oscuro está este agujero negro y hacer una identificación segura de la fuente de rayos X con el quásar conocido o la galaxia compañera”, dice Bauer, quien también es investigador del Instituto de Astrofísica MAS.