Los astrónomos exploran el universo distante con el Telescopio espacial James WebbEl telescopio más potente de la NASA ha descubierto una clase de galaxias que desafía incluso a las criaturas más expertas en imitación, como la pulpo imitativo. Esta criatura puede hacerse pasar por otros animales marinos para evitar a los depredadores. ¿Necesitas ser un pez plano? Ningún problema. ¿Una serpiente marina? Fácil.
Cuando los astrónomos analizaron las primeras imágenes de Webb de regiones distantes del universo, detectaron un grupo de galaxias nunca antes observado. Estas galaxias, que suman unos cientos, se llaman Pequeños puntos rojos — son muy rojos y compactos, y visibles sólo durante alrededor de mil millones de años de la historia cósmica. Al igual que el pulpo imitador, los pequeños puntos rojos intrigan a los astrónomos porque se parecen a diferentes objetos astrofísicos. Se trata de galaxias enormemente pesadas o de tamaño modesto, y cada una de ellas contiene un agujero negro supermasivo en su núcleo.
Sin embargo, una cosa es segura: el típico puntito rojo es pequeño, con un radio de solo el 2% de eso de la vía láctea galaxia. Algunos son incluso más pequeños.
Como astrofísico que estudia galaxias distantes y agujeros negrosEstoy interesado en la naturaleza de estas pequeñas galaxias. ¿Qué alimenta su luz y qué son realmente?
La competencia de imitación
Los astrónomos analizan la luz que reciben nuestros telescopios de galaxias distantes para evaluar sus propiedades físicas, como la cantidad de estrellas que contienen. Podemos usar el propiedades de su luz para estudiar los pequeños puntos rojos y determinar si están formados por muchas estrellas o si contienen un agujero negro en su interior.
La luz que llega a nuestros telescopios varía en longitud de onda Desde largas ondas de radio hasta energéticos rayos gamma.Los astrónomos descomponen la luz en diferentes frecuencias y las visualizan mediante un gráfico. llamado espectro.
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A veces el espectro contiene Líneas de transmisiónque son rangos de frecuencia donde se produce una emisión de luz más intensa. En este caso, podemos utilizar la forma del espectro para predecir si la galaxia alberga un agujero negro supermasivo. y estimar su masa.
Asimismo, estudiar emisión de rayos x de la galaxia puede revelar la presencia de un agujero negro supermasivo.
Como maestros supremos del disfraz, los pequeños puntos rojos aparecen como diferentes objetos astrofísicos, dependiendo de si los astrónomos deciden estudiarlos o no utilizando rayos xlíneas de transmisión o algo más.
La información recopilada hasta ahora por los astrónomos a partir de los espectros y líneas de emisión de los Little Red Dots ha permitido establecer dos modelos divergentes que explican su naturaleza. Estos objetos son galaxias extremadamente densas que contienen miles de millones de estrellas o albergan un agujero negro supermasivo.
Las dos hipótesis
En la hipótesis de sólo estrellas, los pequeños puntos rojos contienen cantidades masivas de estrellas, hasta 100 mil millones de estrellasEs aproximadamente la misma cantidad de estrellas que en la Vía Láctea, una galaxia mucho más grande.
Imagínese solo en una enorme habitación vacía. Este vasto y tranquilo espacio representa la región del universo cercana a nuestro sistema solar, donde las estrellas están escasamente dispersas. Ahora imagina esa misma habitación, pero llena con toda la población de China.
Esta sala abarrotada es el aspecto que tendría el núcleo de los pequeños puntos rojos más densos. Estos objetos astrofísicos podrían ser los entornos estelares más densos en todo el universo. Los astrónomos ni siquiera están seguros de que tales sistemas estelares puedan existir físicamente.
Luego está la hipótesis del agujero negro. La mayoría de pequeños puntos rojos. mostrar signos claros de la presencia de un agujero negro supermasivo en su centro. Los astrónomos pueden determinar si hay un agujero negro en la galaxia observando las amplias líneas de emisión en sus espectros, creadas por el gas alrededor del agujero negro que gira a gran velocidad.
Los astrónomos realmente estiman Estos agujeros negros son demasiado masivos.en comparación con el tamaño de sus galaxias anfitrionas compactas.
Los agujeros negros suelen tener una masa de aproximadamente el 0,1% de la masa estelar de sus galaxias anfitrionas. Pero algunos de estos pequeños puntos rojos alberga un agujero negro casi tan masivo como toda su galaxia. Los astrónomos los llaman agujeros negros supermasivos porque su existencia desafía la proporción convencional que se observa típicamente en las galaxias.
Sin embargo, existe otro problema. A diferencia de los agujeros negros ordinarios, los que se cree que están presentes en pequeños puntos rojos no mostrar cualquier signo de emisión de rayos X. Incluso en las profundidadesHay imágenes de alta energía disponibles donde los astrónomos deberían poder observar fácilmente estos agujeros negros, pero no hay rastro de ellos.
Pocas soluciones y muchas esperanzas
El hecho de que los agujeros negros sean demasiado grandes o demasiado masivos puede no ser un problema para nuestra comprensión del universo, sino más bien la mejor indicación de cómo primeros agujeros negros en el universo nacieron. De hecho, si los primeros agujeros negros que se formaron fueran muy masivos – aproximadamente 100.000 veces la masa del Sol — los modelos teóricos sugieren que su relación entre la masa del agujero negro y la masa de la galaxia anfitriona podría mantenerse alto durante un largo período después de su formación.
¿Cómo pueden los astrónomos descubrir la verdadera naturaleza de estos pequeños puntos de luz que brillan al principio de los tiempos? Como ocurre con nuestro maestro del disfraz, el pulpo, el secreto está en observar su comportamiento.
Usando el telescopio Webb y otros telescopios más potentes telescopios de rayos x Con el tiempo, observaciones adicionales descubrirán una característica que los astrónomos sólo pueden atribuir a uno de los dos escenarios.
Por ejemplo, si los astrónomos detectaran claramente emisiones de rayos X o de radio, o luz infrarroja emitida alrededor de la ubicación del agujero negro, sabrían que la hipótesis del agujero negro es correcta.
Así como nuestro amigo marinero puede simular ser una estrella de mar, eventualmente moverá sus tentáculos y revelará su verdadera naturaleza.
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