En esta ilustración de la expansión del Universo se ha colocado abajo a la izquierda la galaxia anfitriona de nuestro agujero negro y abajo a la derecha la firma espectro-astrométrica que ha permitido a GRAVITY+ en el VLTI (a la derecha) medir la masa de este agujero negro.
© Composición original: T. Shimizu; Imagen "expansión del Universo": NASA/WMAP team; ilustración de un cuásar: ESO/ M. Kornmesser; interferómetro VLTI: ESO/G. Hüdepohl.
La cuestión de la co-evolución de las galaxias y los agujeros negros en su núcleo es central en la comprensión de estos objetos, pero los mecanismos en juego son poco conocidos. El diagnóstico principal se basa en la comparación del crecimiento del agujero negro central y de la galaxia anfitriona. Por lo tanto, una medida directa de la masa de agujeros negros en diferentes edades cósmicas es primordial para seguir y analizar esta co-evolución.
Conocemos la masa del agujero negro central de nuestra Galaxia gracias al instrumento GRAVITY y a la medida de las trayectorias de estrellas muy cerca de él. Este mismo instrumento también había medido la masa de algunos agujeros negros en Cuásares relativamente cercanos. Quedaba extender esta técnica al Universo lejano para cubrir una amplia gama de edades cósmicas y en particular el pico de formación de Galaxias dos mil millones de años después del Big Bang, o sea hace aproximadamente 10 mil millones de años.
Este es el objetivo principal del proyecto GRAVITY+, una extensión de las capacidades del VLTI y de GRAVITY, emprendida por un equipo internacional en el cual está involucrado el CNRS Terre & Univers.
Utilizando GRAVITY+, el equipo ha podido medir por primera vez de manera directa la masa de un agujero negro en las primeras fases de la evolución del Universo, solo 2 mil millones de años después del Big Bang correspondiente a la época en la que las galaxias comenzaron a estructurarse (el "mediodía cósmico" o Cosmic Noon).
Este agujero negro que se encuentra en el centro de la galaxia SDSS J092034.17+065718.0 tiene una masa medida de 300 millones de veces la de nuestro Sol. Esta enorme masa resulta sin embargo más de diez veces inferior a lo que preveía el modelo dominante de coevolución agujero negro - galaxia. Este primer resultado que anuncia muchos otros abre por lo tanto el camino a una revisión profunda de los mecanismos de formación de las galaxias y de todo lo que contienen.
Referencia:
Abuter, R., Allouche, F., Amorim, A. et al.
Una medida dinámica de la masa del agujero negro en un cuásar hace 11 mil millones de años.
Nature (2024).