El telescopi Webb capta la fusió de forats negres més llunyana i primitiva fins ara

El telescopi espacial James Webb, capaç de bussejar fins a l’univers primitiu, ha mostrat coses increïbles, l’última, la fusió de dos galàxies i els seus enormes forats negres quan l’univers només tenia 740 milions d’anys.

Aquesta detecció, la més llunyana i primitiva mai obtinguda d’una fusió de dos forats negres, ajudarà els astrònoms a comprendre com va ser l’origen i evolució d’aquests objectes en l’univers primitiu.

La troballa, realitzada per un equip internacional d’astrònoms, ha estat possible gràcies a les càmeres del James Webb, construït per la NASA, l’agència espacial europea (ESA) i per l’agència canadenca (CSA). Els detalls s’han publicat aquest dijous a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L’enigma dels forats negres supermassius

La majoria de les galàxies massives -inclosa la Via Làctia- tenen al seu interior un forat negre supermassiu amb una massa milions de vegades superior a la del Sol.

Es creu que els forats negres supermassius han tingut un gran impacte en l’evolució de les galàxies en les quals resideixen però els científics encara no comprenen bé com van arribar a ser tan massius.

Trobar forats negres gegantins ja en els primers mil milions d’anys després del Big Bang indica que aquest creixement es va haver de produir molt ràpidament i molt aviat.

Ara, les noves observacions del Webb han aportat proves d’una fusió en curs de dos galàxies i els seus enormes forats negres quan l’Univers tenia només 740 milions d’anys. El sistema es coneix com a ZS7.

Els forats negres massius que acumulen matèria de forma activa presenten característiques espectrogràfiques distintives que permeten als astrònoms identificar-los. En el cas de les galàxies molt llunyanes, com les d’aquest estudi, només poden observar-se amb Webb.

"Trobem evidències de gas molt dens amb moviments ràpids en les proximitats del forat negre, així com gas calent i altament ionitzat il·luminat per la radiació energètica que solen produir els forats negres en els seus episodis d’acreció", explica l’autora principal, Hannah Übler, de la Universitat de Cambridge (Regne Unit).

"Gràcies a la nitidesa sense precedents de les seues capacitats d’imatge, Webb també va permetre al nostre equip separar espacialment els dos forats negres".

L’equip va descobrir que un dels dos forats negres té una massa 50 milions de vegades superior a la del Sol. "És probable que la massa de l’altre forat negre sigui similar, encara que és molt més difícil de mesurar perquè aquest segon forat negre està enterrat en gas dens", afegeix Roberto Maiolino, de la Universitat de Cambridge.

"Les nostres troballes suggereixen que la fusió és una via important a través de la qual els forats negres poden créixer ràpidament, fins i tot en l’alba còsmica", i que "els forats negres massius han estat donant forma a l’evolució de les galàxies des del principi" dels temps, suggereix Übler.

"La massa estel·lar del sistema que estudiem és similar a la de la nostra veïna el Gran Núvol de Magallanes", afegeix Pablo G. Pérez-González, del Centre d’Astrobiologia (CAB), CSIC/INTA. "Podem intentar imaginar com podria veure’s afectada l’evolució de les galàxies en fusió si cada galàxia tingués un forat negre supermassiu tan gran o més que el que tenim en la Via Làctia", planteja l’investigador espanyol.

Ones gravitacionals

L’estudi recorda que quan els dos forats negres es fusionin, generaran ones gravitacionals que es podran detectar-se amb la pròxima generació d’observatoris d’ones gravitacionals, com la missió LLISA (Laser Interferometer Space Antenna), recentment aprovada per l’AQUESTA i que serà el primer observatori espacial dedicat a l’estudi de les ones gravitacionals.

"Els resultats de Webb ens diuen que els sistemes més lleugers perceptibles per LLISSA haurien de ser molt més freqüents del que se suposava", va compartir la científica principal del projecte LLISA, Nora Luetzgendorf, de la Agencia Espacial Europea als Països Baixos.

"El més probable és que ens faci ajustar els nostres models per als índexs de LLISSA en aquest rang de masses. Això és només la punta de l’iceberg".