Un equipo de astrónomos dirigidos por la Universidad de Texas, logró revelar el origen de unos agujeros negros ultramasivos, formados hace unos 11.000 millones de años. Los astrofísicos realizaron simulaciones con la supercomputadora Frontera para entender cómo se generan estas colosales estructuras a partir de la fusión de cuásares triples. Estos sistemas, formados por tres núcleos galácticos que caen en un agujero negro supermasivo, fueron revelados a partir de una de las simulaciones cosmológicas más grandes hasta la fecha, denominada ‘Astrid’.
“Descubrimos que un posible canal de formación para los agujeros negros ultramasivos es la fusión extrema de galaxias masivas, que es más probable que suceda en la época del mediodía cósmico”, comentó Yueying Ni, postdoctorante en la Universidad de Harvard, y autora principal del estudio. Aproximadamente la mitad de todas las estrellas del universo nacieron durante el mediodía cósmico, cuando la formación estelar estaba en su apogeo. “En esta época detectamos una fusión extrema y relativamente rápida de tres galaxias masivas”, dijo Ni.
“Cada una de las masas de las galaxias tiene 10 veces la masa de nuestra propia Vía Láctea, y un agujero negro supermasivo se encuentra en el centro de cada galaxia. Nuestros hallazgos muestran la posibilidad de que estos sistemas de tripletes de cuásares sean los progenitores de esos raros agujeros negros ultramasivos, después de que esos trillizos interactúen gravitacionalmente y se fusionen entre sí”, expuso Ni.
“Lo que encontramos son tres agujeros negros ultramasivos que reunieron su masa durante el mediodía cósmico, el momento, hace 11.000 millones de años, cuando la formación de estrellas, los núcleos galácticos activos y los agujeros negros supermasivos en general alcanzan su actividad máxima”, agregó. Las simulaciones mostraron el sistema de triplete de cuásar centrado alrededor del cuásar más masivo (BH1) y los otros dos cuásares (BH2 y BH3) a medida que giran en espiral y se fusionan.
“El objetivo científico de Astrid es estudiar la formación de galaxias, la coalescencia de los agujeros negros supermasivos y la reionización a lo largo de la historia cósmica”, explicó Ni. Astrid modela grandes volúmenes del cosmos, que abarcan cientos de millones de años luz, con una resolución muy alta.
Frontera, la más poderosa supercomputadora académica de EE.UU., es ideal para las simulaciones de Astrid debido a su capacidad para admitir grandes aplicaciones que necesitan miles de nodos de cómputo. “Usamos 2.048 nodos, el máximo permitido en la cola grande, para lanzar esta simulación de forma rutinaria. Solo es posible en supercomputadoras grandes como Frontera”, indicó.
Astrid reveló que la formación de agujeros negros puede alcanzar un límite superior teórico de 10.000 millones de masas solares. “Es una tarea muy desafiante desde el punto de vista computacional. Pero solo puedes captar estos objetos raros y extremos con una simulación de gran volumen”, subrayó Ni. El trabajo fue publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal Letters.