El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA está diseñado para identificar agujeros negros supermasivos distantes que destruyen estrellas. Estas observaciones podrían ayudar a reconstruir cómo se formaron y evolucionaron estos objetos en el cosmos, hace hasta 11 000 millones de años.
La misión tiene lanzamiento previsto para el 30 de agosto de 2026 y se enfoca en una época cósmica donde las teorías actuales no logran explicar la rápida aparición de agujeros negros gigantes.
Un estudio publicado el martes en The Astrophysical Journal sostiene que Roman estará optimizado para captar la luz de eventos de disrupción de marea que viajó entre 8.000 y 11.000 millones de años antes de llegar a la Tierra. Ese intervalo es clave para distinguir entre distintos modelos sobre el origen de los agujeros negros supermasivos.
Los científicos analizan estos objetos mediante la radiación de sus discos de acreción, formados por materia que gira antes de ser absorbida. El inconveniente es que los agujeros negros supermasivos más ligeros suelen ser menos luminosos porque acumulan materia a menor ritmo.
Cuando uno de estos cuerpos destroza y consume una estrella completa, su brillo puede superar al de toda su galaxia anfitriona. Este fenómeno, denominado evento de disrupción de marea (TDE), ofrece una señal invaluable para detectar agujeros negros que de otro modo serían casi invisibles.
Roman buscará hasta 100 eventos al año en el universo temprano
El Sondeo de Dominio Temporal de Alta Latitud de Roman, uno de sus tres grandes estudios comunitarios, cubrirá cerca de 18 grados cuadrados del cielo, un área equivalente a 90 lunas llenas. Al revisitar las mismas regiones periódicamente, permitirá identificar numerosos fenómenos transitorios.
Según explicó Mitchell Karmen, estudiante de posgrado de la Universidad Johns Hopkins y becario de la Fundación Nacional de Ciencias:
“El telescopio espacial Roman va a ser revolucionario para la ciencia de los fenómenos transitorios. Gracias a la alta sensibilidad de Roman, podemos detectar múltiples eventos de disrupción de marea a mayores distancias y en épocas cósmicas más antiguas que nunca”.
Estos eventos están vinculados a los agujeros negros supermasivos menos masivos. Los más grandes, con masas superiores a mil millones de soles, engullen estrellas enteras, mientras que los de entre 100.000 y 100 millones de masas solares pueden despedazarlas antes de consumirlas, produciendo un destello que brilla durante un par de semanas y luego se apaga gradualmente.
El equipo de Karmen modeló la frecuencia de estos eventos a lo largo del tiempo cósmico, incorporando fusiones de galaxias y agujeros negros, así como la densidad de estrellas en los núcleos galácticos. Así, proyectaron que la tasa de disrupciones aumentará a medida que Roman observe distancias mayores, acercándose al llamado mediodía cósmico (hace entre 11 y 12 mil millones de años), cuando la formación estelar alcanzó su máximo.
La investigación estima que Roman detectará hasta 100 TDE al año. En contraste, el observatorio terrestre Vera C. Rubin hallaría entre miles y decenas de miles anuales, pero en un rango más cercano.
La diferencia con Rubin
La ventaja de Roman no radica en la cantidad de detecciones, sino en la profundidad temporal de su muestra. Al observar en infrarrojo cercano, puede captar luz de eventos lejanos desplazada hacia longitudes de onda más largas por la expansión del universo (corrimiento al rojo cosmológico).
Rubin también rastreará grandes áreas del cielo, pero con luz visible, lo que limita su capacidad para detectar eventos tan distantes como los que registrará Roman, aunque su rendimiento total será mucho mayor.
Suvi Gezari, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Maryland y coautor del estudio, afirmó:
“Con tan solo contar el número de eventos de disrupción de marea en función del corrimiento al rojo, se pueden establecer límites significativos a la población de agujeros negros de millones de masas solares”.
Y añadió:
“Roman será revolucionario, ya que permite estudiar los eventos de disrupción de marea a mayores distancias, lo que posibilita observar cómo evoluciona la tasa de TDE con el tiempo”.
El recuento
La pregunta central es cómo aparecieron agujeros negros gigantescos tan temprano en el universo. Los astrónomos han observado objetos de este tipo en épocas tan antiguas que las explicaciones actuales no pueden describir fácilmente su rápido crecimiento.
Una hipótesis, la de semillas ligeras, plantea que estos agujeros negros nacieron tras la muerte de estrellas masivas, con masas iniciales de hasta varios cientos de veces la del Sol, y luego crecieron mediante fusiones y acreción de gas. Esto llevaría a esperar un agujero negro masivo en el centro de cada galaxia joven.
La otra teoría, la de semillas pesadas, propone que algunos pudieron formarse ya con masas de hasta un millón de veces la del Sol, mediante mecanismos como el colapso directo de una nube de gas. Este proceso sería menos frecuente y explicaría por qué los agujeros negros supermasivos eran raros en las galaxias primitivas.
Karmen resumió:
“Los fenómenos de disrupción de marea nos ayudan a investigar la población de agujeros negros supermasivos ligeros, lo que puede ayudarnos a distinguir entre estos modelos”.
Una vez que Roman y Rubin inicien sus operaciones científicas regulares, el equipo planea contrastar estas proyecciones con las detecciones reales. Gezari comparó el posible impacto de Roman con el del telescopio Webb: así como Webb transformó la comprensión de las galaxias distantes con alto corrimiento al rojo, Roman está listo para revolucionar el estudio de los fenómenos transitorios en ese mismo régimen cósmico.
Fuente: Infobae