Por fin sabemos cómo se formaron los primeros cuásares del Universo

El misterio de la formación de los primeros cuásares del Universo ha desconcertado a los científicos durante casi veinte años. Un equipo de astrofísicos acaba de resolver este problema gracias a simulaciones por ordenador. Los detalles del estudio se publican en la revista Nature.

Un cuásar es una galaxia muy energética con una agujero negro supermasivo increíblemente voraz en su núcleo. El objeto absorbe una gran cantidad de material, que libera una cantidad increíble de energía en forma de radiación electromagnética. Los cuásares se presentan así como los objetos el mas brillante del universo. Para darte un ejemplo, el cuásar 3C 273, uno de los primeros descubiertos, supera dos millones de millones de veces la luminosidad del Sol o incluso mil veces la de la Vía Láctea.

Gracias a su excepcional luminosidad, los cuásares han sido rastreados en las profundidades del espacio-tiempo. Alrededor de doscientos de ellos fueron identificados durante los primeros mil millones de años de la historia de nuestro Universo. Sin embargo, la cuestión de cómo se formaron estas primeras fuentes de luz ha atormentado a los investigadores durante más de dos décadas. Y por una buena razón, las estrellas muy masivas, que sabemos que son esenciales para formar las “semillas” de los cuásares, eran extremadamente raras en ese momento.

Una primera explicación real

Hace unos años, el trabajo sugirió que los primeros cuásares podrían formarse en las uniones de flujos de gas raros, fríos y poderosos. En un nuevo estudio, los investigadores utilizaron simulaciones para modelar la formación de estrellas en el Universo primitivo, centrándose en uno de los raros momentos en que se encontraron dos corrientes de gas frías y turbulentas.

Si bien muchas corrientes de gas atraviesan el Universo hoy, solo una docena de ellas existían en un volumen de espacio de mil millones de años luz de diámetro en ese momento.

En sus simulaciones, dos grandes “cúmulos” de gas finalmente se habrían acumulado en el centro de estos flujos. Sin embargo, para sorpresa del equipo, estos cúmulos nunca se fusionaron en estrellas de tamaño completo como predijeron los modelos anteriores. ” Las corrientes frías provocaron turbulencias en la nube que impidieron la formación de estrellas normales hasta que la nube se volvió tan masiva que colapsó catastróficamente por su propio peso, formando dos gigantescas estrellas primordiales.“, detalla Daniel Whalen, de la Universidad de Portsmouth.

Estas simulaciones dieron como resultado la formación de dos enormes estrellas. Uno era 30.000 veces más masivo que el Sol y el otro 40.000 veces.

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Una simulación por supercomputadora muestra la formación de estrellas masivas (en rojo) en una antigua nube de gas. Créditos: Universidad de Portsmouth / Naturaleza

¿Un pasaje directo a través de la caja del agujero negro?

Estudios previos estimaron que un cuásar debe formar una masa compuesta entre 10.000 y 100.000 masas solares En su nacimiento. Según los autores del estudio, si es así, entonces estas dos gigantescas estrellas primordiales podrían ser “semillas” viables para los primeros cuásares del Universo.

También es posible que las dos grandes estrellas en esta simulación colapsaran casi instantáneamente en agujeros negros, y luego continuaran tragando gas mientras se transformaban en cuásares supermasivos como los que los científicos detectaron en el Universo primitivo.

Este trabajo podría alterar décadas de reflexión sobre la formación de estrellas en el Universo primitivo. Anteriormente se pensaba que las estrellas primordiales grandes solo podían formarse en ambientes extremos donde las fuerzas externas, como la fuerte radiación ultravioleta, podrían evitar la formación de estrellas más pequeñas. Sin embargo, parecería que entornos tan exóticos pueden no ser necesarios. Las semillas de Quasar finalmente podrían formarse naturalmente encontrar raras corrientes de gas frío.