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04/01/2010

Los primeros agujeros negros de gran masa en el universo probablemente se formaron y crecieron en el interior de sendas envolturas gigantescas, similares a las de algunas estrellas actuales pero mucho mayores. Una envoltura de esta clase habría sido capaz de atenuar los potentes rayos X emitidos en las inmediaciones de su agujero negro, y también habría impedido que los gases a su alrededor fueran expulsados por acción de la radiación. Ésta es la conclusión de un nuevo estudio dirigido desde la Universidad de Colorado en Boulder.

El proceso de formación descrito consta de dos fases. Los predecesores de los agujeros negros, estrellas supermasivas, probablemente comenzaron a formarse en los primeros centenares de millones de años después del Big Bang. Esas estrellas supermasivas debieron crecer hasta acumular una masa enorme, tanto como de decenas de millones de veces la de nuestro Sol, y debieron tener una vida corta, con su núcleo colapsándose en sólo unos pocos millones de años.

En el nuevo estudio, Mitchell Begelman, catedrático del departamento de ciencias astrofísicas y planetarias, de la Universidad de Colorado en Boulder, ha calculado cómo podrían haberse formado las estrellas supermasivas. Estos cálculos le han permitido estimar su tamaño y evolución subsecuentes, incluyendo el modo en que acabarían dando lugar a agujeros negros.

Las estrellas supermasivas, sustentadas en la combustión nuclear del hidrógeno, tuvieron que haber sido estabilizadas por su propia rotación o por alguna otra forma de energía, como los campos magnéticos o las turbulencias, de manera que permitieran el crecimiento rápido de un agujero negro en sus núcleos.

Begelman y su equipo creen haber hallado un nuevo mecanismo por el que se habrían formado esas estrellas gigantes supermasivas. Los resultados del estudio abren una nueva vía para averiguar cómo pudieron haberse formado tan rápidamente los grandes agujeros negros.

El requisito principal para la formación de estrellas supermasivas es la acumulación de materia a un ritmo de alrededor de una masa solar por año. Debido a la enorme cantidad de materia consumida por las estrellas supermasivas, las subsecuentes semillas de agujeros negros que se formaron en sus núcleos pudieron haber dado lugar, al morir sus estrellas, a agujeros negros mucho más masivos que los producidos habitualmente por las estrellas comunes muertas. Los agujeros negros estelares de esta clase común tienen sólo una masa equivalente a la de unos pocos soles como el nuestro. Los agujeros negros surgidos de los cadáveres de aquellas estrellas masivas también crecieron más rápido que los normales.

Después de formadas las semillas de los agujeros negros, el proceso entró en su segunda etapa. En esta fase, los agujeros negros crecieron con notable rapidez, devorando la materia de la hinchada envoltura de gas de su alrededor, que acabó alcanzando un tamaño tan grande como el de nuestro sistema solar, y se enfrió al mismo tiempo.

Una vez enfriadas más allá de cierto punto, la radiación comenzó a escapar a un ritmo tan grande que causó la dispersión de las envolturas de gas, dejando desnudos a agujeros negros de unas 10.000 veces la masa de nuestro Sol. Habiendo comenzado su vida independiente con una masa tan superior a la de los agujeros negros estelares normales, podrían haber crecido con bastante facilidad y rapidez hasta convertirse en los agujeros negros supermasivos, con millones o miles de millones de veces la masa del Sol, típicos de los núcleos de las galaxias. La materia de la que se debieron abastecer provenía del gas de galaxias cercanas, o bien de otros agujeros negros con los que se fusionaron en colisiones galácticas muy violentas.

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