La NASA se está preparando para lanzar el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace. La fecha de lanzamiento está fijada para agosto. 30, 2026. Pero el momento puede parecer un poco tarde para la historia cósmica. Para entonces, el telescopio tendrá la oportunidad de observar una era violenta conocida como “mediodía cósmico”.
Esto fue hace entre 11 y 12 mil millones de años. Una época caótica. Una época desordenada.
Y es exactamente cuando los agujeros negros destrozaban estrellas. Estos eventos se denominan eventos de perturbación de mareas o TDE. Son la clave para resolver uno de los mayores dolores de cabeza de la astronomía: ¿cómo es que los agujeros negros se hicieron tan grandes y tan rápido?
Los TDE explican el punto medio que falta
Seamos claros sobre la mecánica. Cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo, gana la gravedad. El agujero negro alarga la estrella. A menudo se le llama “espaguetificación”. La estrella se hace trizas. El plasma se arremolina. El agujero negro come.
Es complicado. Es brillante. Y es la única forma de ver agujeros negros más claros.
Los agujeros negros supermasivos suelen esconderse detrás de horizontes de sucesos. La luz no puede escapar. No puedes verlos a menos que estén comiendo. Y no todos los agujeros negros tienen hambre.
Los más ligeros (los que tienen entre 100.000 y 100 millones de veces la masa de nuestro sol) son exigentes. No devoran materia constantemente. Se quedan inactivos. Hasta que una estrella comete un error.
Ahí es donde entran en juego los TDE. Destellan lo suficientemente brillantes como para eclipsar a toda la galaxia anfitriona. Encienden las luces de los agujeros negros que de otro modo permanecerían oscuros.
Pero aquí está el enigma. La ciencia anterior sugirió que los TDE eran raros en el universo primitivo. ¿Por qué? Porque se pensaba que los primeros agujeros negros eran demasiado pequeños para destrozar estrellas. Demasiado pequeño significa que no habrá perturbaciones por las mareas. Sin TDE.
Los nuevos datos no están de acuerdo. Un estudio reciente sugiere que las TDE podrían haber sido comunes durante el mediodía cósmico. En concreto, entre 1.000 y 2.000 millones de años después del BigBang.
Estrategia de encuesta de Roman
Ingrese al Telescopio Espacial Romano.
No es simplemente otro sucesor del Hubble. Es una herramienta especializada. Su estudio en el dominio del tiempo de alta latitud observará repetidamente fragmentos de cielo. El área que cubre equivale a 90 lunas llenas.
Repetidamente.
¿Por qué repetir la vista? Porque los transitorios (acontecimientos que estallan y se desvanecen) son fugaces. Roman necesita atraparlos cambiándose.
Los científicos estiman que Roman detectará miles de TDE cada año. Y no sólo los cercanos. Cientos de ellos se remontarán al mediodía cósmico.
“El Telescopio Espacial Romano va a ser transformador para [la ciencia transitoria]”, dijo Mitchell Karmen. “Podemos encontrar múltiples eventos de perturbación de mareas a [distancias mayores y] tiempos cósmicos más tempranos que nunca”.
Es de la Universidad Johns Hopkins. Él sabe de lo que está hablando.
Esto importa. No se trata sólo de contar eventos. Se trata de contar los correctos.
Resolviendo el rompecabezas del crecimiento del agujero negro
El telescopio espacial James Webb ha estado enviando datos desde julio de 2022. Lo que encontró es problemático.
JWST sigue detectando agujeros negros supermasivos cuando el universo tenía menos de mil millones de años.
Piensa en esa línea de tiempo. Mil millones de años. Eso es todo. Para que los agujeros negros alcancen esas masas (millones o miles de millones de soles) necesitan tiempo. Necesitan fusiones. Necesitan comida. Mil millones de años no es tiempo suficiente según los modelos estándar.
A menos que… las semillas fueran diferentes.
Hay dos teorías principales sobre cómo comenzaron estos monstruos.
La teoría de la semilla de luz
Este es el modelo del colapso estelar. Las estrellas masivas mueren. Colapsan en pequeños agujeros negros. Estos comienzan con sólo unos pocos cientos de masas solares.
Luego comen. Se fusionan. Crecen rápido. Pero empiezan poco a poco.
Si esto es cierto, el universo primitivo debería estar repleto de estos agujeros negros de masa intermedia. Y si son intermedios, deberían producir TDE.
La teoría de la semilla pesada
Éste es más directo. No se necesitan estrellas. Sólo nubes gigantes de gas y polvo primordiales que colapsan directamente en agujeros negros.
Estos empiezan a lo grande. Quizás miles de masas solares. Se saltan la pequeña fase. Crecen desde el salto.
Pero este proceso es raro. Requiere condiciones específicas y densas. Si las semillas pesadas son la regla, entonces los agujeros negros intermedios (y sus TDE) deberían ser escasos durante el mediodía cósmico.
Entonces, ¿cómo eliges?
Cuentas los TDE.
Si Roman detecta miles de eventos de perturbación de mareas durante esta época, apunta hacia semillas ligeras. Los agujeros negros eran comunes, crecían a partir de restos estelares y destrozaban estrellas.
¿Si el conteo es bajo? Entonces, las semillas pesadas probablemente sean la vía principal. Los agujeros negros crecieron a partir de un colapso directo, dejando pocos objetos intermedios que causaran perturbaciones.
Comienza la caza
Roman no se limitará a confirmar estas teorías. Los refinará.
La alta sensibilidad del telescopio le permite ver llamaradas débiles y distantes. Bengalas que el Hubble o incluso el JWST podrían pasar por alto. Está cazando los fantasmas de las primeras galaxias.
Y los está cazando de manera eficiente.
El cielo está lleno de gente durante el mediodía cósmico. Las galaxias se están fusionando. El gas fluye. Es un ambiente turbulento. Los agujeros negros están activos. Las estrellas están cayendo.
Roman se ocupará directamente del desastre.
¿Encontrará las semillas ligeras? ¿O las pesadas semillas se mantendrán firmes? Los datos lo dirán.
Y lo hará viendo cómo el cielo se parte. De nuevo. Y otra vez. Y otra vez.
