DESI descubre un tesoro de 300 nuevos agujeros negros de masa intermedia y 2.500 agujeros negros activos en galaxias enanas

El Instrumento Espectroscópico para el estudio de la Energía Oscura (DESI por sus siglas en inglés) permitió descubrir nuevos agujeros negros activos en galaxias enanas y reveló que sorprendentemente pocos de ellos son de masa intermedia

19 Febrero 2025

Gracias a los datos proporcionados por DESI, científicos descubrieron las muestras más grandes jamás obtenidas de agujeros negros de masa intermedia y de galaxias enanas que albergan un agujero negro activo, triplicando el censo existente de ambos. Estas enormes muestras permitirán realizar estudios mucho más profundos de la dinámica entre la evolución de las galaxias enanas y el crecimiento de agujeros negros. Además, abrirá un abanico de posibilidades de nuevos descubrimientos en torno a la evolución de los primeros agujeros negros del Universo.

Utilizando datos iniciales del Instrumento Espectroscópico para la Energía Oscura (DESI por sus siglas en inglés), un equipo de científicos logró recolectar la muestra más grande jamás obtenida de galaxias enanas que albergan un agujero negro en su interior, así como también, la colección más extensa de agujeros negros de masa intermedia encontrada hasta la fecha. Este doble logro no sólo amplía los conocimientos científicos de la población de agujeros negros en el Universo, sino que sienta las bases de futuras indagaciones sobre la formación de los primeros agujeros negros en el Universo y su papel en la evolución de las galaxias.

DESI es un instrumento de última generación capaz de capturar simultáneamente la luz de 5.000 galaxias. Fue construido y operado con financiamiento de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos. DESI está instalado en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros del Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO) de NSF, un Programa de NOIRLab de NSF. El programa se encuentra actualmente en el cuarto de sus cinco años de estudio, y está previsto que observe aproximadamente 40 millones de galaxias y cuásares cuando finalice el proyecto.

El proyecto DESI es una colaboración internacional de más de 900 investigadores de alrededor de 70 instituciones de todo el mundo y es administrado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab).

Con los datos iniciales de DESI [1], que incluyen la validación del estudio y el 20% de sus operaciones del primer año, el equipo liderado por la investigadora posdoctoral de la Universidad de Utah, Ragadeepika Pucha, pudo obtener un conjunto de datos sin precedentes que incluyen los espectros de 410.000 galaxias [2], entre ellas unas 115.000 galaxias enanas, es decir, unas pequeñas galaxias difusas que contienen entre miles y varios miles de millones de estrellas y muy poco gas. Este amplio conjunto permitirá a Pucha y a su equipo explorar la compleja interacción entre la evolución de los agujeros negros y la de las galaxias enanas.

Aún cuando los astrofísicos están convencidos de que todas las galaxias gigantes, como nuestra Vía Láctea, albergan agujeros negros en sus núcleos, el panorama se vuelve aún más difuso a medida que se avanza hacia la parte de menor masa del espectro. Encontrar agujeros negros es un desafío en sí mismo, pero identificarlos dentro de galaxias enanas es aún más complicado, debido a su tamaño tan pequeño y a la limitada capacidad de los instrumentos que utilizamos actualmente para determinar las regiones cercanas a estos objetos. Sin embargo, un agujero negro que se alimenta activamente es mucho más fácil de detectar.

“Cuando un agujero negro en el centro de una galaxia comienza a alimentarse, desprende una tremenda cantidad de energía en su entorno, transformándose en lo que llamamos un núcleo galáctico activo. Esta dramática actividad nos sirve de faro para poder identificar agujeros negros ocultos en estas pequeñas galaxias.” explicó Pucha.

A partir de su investigación, el equipo identificó una asombrosa cifra de 2.500 galaxias enanas candidatas a albergar un núcleo galáctico activo (AGN por sus siglas en inglés), convirtiéndose en la mayor muestra jamás registrada. La proporción significativamente mayor de galaxias enanas que albergan un AGN (2%) en relación con estudios anteriores (aldededor del 0,5%) es un resultado emocionante y sugiere que los científicos han estado pasando por alto un número considerable de agujeros negros de menor tamaño. 

En otro estudio, realizado también con los datos de DESI, el equipo identificó 300 candidatos a agujeros negros de masa intermedia, la colección más extensa hasta la fecha. La mayoría de los agujeros negros son ligeros (menos de 100 veces la masa de nuestro Sol) o supermasivos (más de un millón de veces la masa de nuestro Sol). Los agujeros negros que se encuentran entre estos dos extremos son poco conocidos, pero se cree que son reliquias de los primeros agujeros negros formados en el Universo temprano, y las semillas de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las grandes galaxias actuales. Sin embargo, siguen siendo escurridizos y hasta ahora sólo se conocían entre 100 a 150 candidatos a agujeros negros de masa intermedia. Gracias a la gran población descubierta por DESI, ahora los científicos cuentan con un potente conjunto de datos para estudiar estos enigmas cósmicos.

“El diseño tecnológico de DESI fue importante para este proyecto, en particular por el pequeño tamaño de su fibra, que nos permitió acercarnos mejor al centro de las galaxias e identificar las sutiles firmas de los agujeros negros activos”, afirma Stephanie Juneau, astrónoma asociada de NOIRLab de NSF y coautora del artículo científico. “Con otros espectrógrafos de fibra que tienen fibras más grandes, entra más luz estelar de las afueras de la galaxia, lo cual debilita las firmas que estamos buscando. Esto explica por qué en este trabajo logramos encontrar una mayor proporción de agujeros negros activos en comparación con estudios anteriores”. 

Normalmente, se espera que los agujeros negros de las galaxias enanas pertenezcan al régimen de masa intermedia. Pero, curiosamente, sólo 70 de los nuevos agujeros negros descubiertos de masa intermedia coinciden con candidatos a AGN enanos. Esto añade otro nivel de emoción a los hallazgos y plantea interrogantes sobre la formación de los agujeros negros y su evolución dentro de las galaxias.

“Por ejemplo, ¿hay alguna relación entre los mecanismos de la formación de agujeros negros y los tipos de galaxias que habitan? La abundancia de nuevos candidatos nos ayudará a investigar profundamente estos misterios, enriqueciendo nuestro conocimiento sobre los agujeros negros y su rol crucial en la evolución de las galaxias”, indicó Pucha.

Notas

[1] Los primeros datos de DESI están disponibles en archivos a través de la colaboración DESI y como bases de datos (para consulta) de catálogos y espectros a través del Astro Data Lab y SPARCL en el Centro de Datos para la Comunidad Científica, un Programa de NOIRLab de NSF.

[2] Los primeros datos de DESI contienen casi 3,5 millones de espectros de galaxias únicos. La muestra utilizada en este trabajo se seleccionó basándose en el desplazamiento al rojo (distancia) y la detección precisa de líneas de emisión.

Más Información

Esta investigación fue presentada en un artículo de investigación titulado “Tripling the Census of Dwarf AGN Candidates Using DESI Early Data” publicado en la revista The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/adb1dd

El equipo de investigación estaba compuesto por Ragadeepika Pucha (University of Utah, University of Arizona), S. Juneau (NSF NOIRLab), Arjun Dey (NSF NOIRLab), M. Siudek (Institute of Space Sciences (ICE-CSIC), Instituto de Astrof´ısica de Canarias), M. Mezcua (ICE-CSIC, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)), J. Moustakas (Siena College), S. BenZvi (University of Rochester), K. Hailine (University of Arizona), R. Hviding (Max Planck Institute for Astronomy, University of Arizona), Yao-Yuan Mao (University of Utah), D. M. Alexander (Durham University), R. Alfarsy (University of Portsmouth), C. Circosta (European Space Agency (ESA), University College London), Wei-Jian Guo (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences), V. Manwadkar (Stanford University, SLAC National Accelerator Laboratory), P. Martini (The Ohio State University), B. A. Weaver (NSF NOIRLab), J. Aguilar (Lawrence Berkeley National Laboratory), S. Ahlen (Boston University), D. Bianchi (Università degli Studi di Milano), D. Brooks (University College London), R. Canning (University of Portsmouth), T. Claybaugh (Lawrence Berkeley National Laboratory) K. Dawson (University of Utah), A. de la Macorra (Universidad Nacional Autónoma de México), Biprateep Dey (University of Toronto, University of Pittsburgh), P. Doel (University College London), A. Font-Ribera (University College London, The Barcelona Institute of Science and Technology), J. E. Forero-Romero (Universidad de los Andes), E. Gaztañaga (IEEC, University of Portsmouth, ICE-CSIC), S. Gontcho A Gontcho (Lawrence Berkeley National Laboratory), G. Gutierrez (Fermi National Accelerator Laboratory), K. Honscheid (The Ohio State University), R. Kehoe (Southern Methodist University), S. E. Koposov (University of Edinburgh, University of Cambridge), A. Lambert (Lawrence Berkeley National Laboratory), M. Landriau (Lawrence Berkeley National Laboratory), L. Le Guillou (Sorbonne Université, CNRS/IN2P3), A. Meisner (NSF NOIRLab), R. Miquel (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, The Barcelona Institute of Science and Technology), F. Prada (Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)), G. Rossi (Sejong University), E. Sanchez (CIEMAT), D. Schlegel (Lawrence Berkeley National Laboratory) M. Schubnell (University of Michigan), H. Seo (Ohio University), D. Sprayberry (NSF NOIRLab), G. Tarlé (University of Michigan), y H. Zou (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences).

DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Física de Altas Energías del Departamento de Energía de EE.UU., la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, la División de Ciencias Astronómicas bajo contrato con NOIRLab de NSF, el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, el Ministerio de Economía de España, e instituciones miembros de DESI. Los científicos de DESI están honrados de poder realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak), una montaña de especial importancia para la Nación Tohono O’odham.

Las instituciones miembros actuales de DESI incluyen: Aix-Marseille University; Argonne National Laboratory; Barcelona-Madrid Regional Participation Group; Brookhaven National Laboratory; Boston University; Brazil Regional Participation Group; Carnegie Mellon University; CEA-IRFU, Saclay; China Participation Group; Cornell University; Durham University; École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich; Fermi National Accelerator Laboratory; Granada-Madrid-Tenerife Regional Participation Group; Harvard University; Kansas State University; Korea Astronomy and Space Science Institute; Korea Institute for Advanced Study; Lawrence Berkeley National Laboratory; Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies; Max Planck Institute; Mexico Regional Participation Group; New York University; NSF’s NOIRLab; Ohio University; Perimeter Institute; Shanghai Jiao Tong University; Siena College; SLAC National Accelerator Laboratory; Southern Methodist University; Swinburne University; The Ohio State University; Universidad de Los Andes; University of Arizona; University of Barcelona; University of California, Berkeley; University of California, Irvine; University of California, Santa Cruz; University College London; University of Florida; University of Michigan at Ann Arbor; University of Pennsylvania; University of Pittsburgh; University of Portsmouth; University of Queensland; University of Rochester; University of Toronto; University of Utah; University of Waterloo; University of Wyoming; University of Zurich; UK Regional Participation Group; Yale University. 

Fundado en 1931 con la convicción de que los grandes desafíos científicos se afrontan mejor en equipo, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y sus científicos han recibido el reconocimiento de 14 Premios Nobel. Actualmente, los investigadores del Berkeley Lab desarrollan soluciones medioambientales y de energía sustentable, crean nuevos materiales útiles, hacen avanzar las fronteras de la computación, y exploran los misterios de la vida, la materia y el Universo. Científicos de todo el mundo confían en las instalaciones del Laboratorio para realizar sus propios descubrimientos científicos. El Berkeley Lab es un laboratorio nacional de múltiples programas administrado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos. Para más información, visite http://www.lbl.gov.

La Oficina de Ciencias del DOE es el mayor patrocinador de la investigación básica en ciencias físicas de Estados Unidos y trabaja para abordar algunos de los desafíos más urgentes de nuestro tiempo. Para mayor información, por favor visite science.energy.gov.

NOIRLab de NSF, el centro de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja terrestre, opera el Observatorio Internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC-Canadá, ANID-Chile, MCTIC-Brasil, MINCyT-Argentina, y KASI-República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak de NSF (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo de NSF (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC), y el Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE (en cooperación con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del DOE). Es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede central en Tucson, Arizona.

La comunidad científica está honrada por tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en I’oligam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea en Hawaiʻi, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón, en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y el valor que I’oligam Du’ag tiene para la Nación Tohono O'odham, y el que Maunakea tiene para la comunidad Kanaka Maoli (hawaianos nativos).

Este comunicado de prensa fue traducido por Carolina Godoy Bolados y Manuel Paredes. Revisado por Carolina Vargas.

Contactos

Ragadeepika Pucha
University of Utah
Postdoctoral Researcher
Correo electrónico: dr.raga.pucha@gmail.com

Stephanie Juneau
Associate Astronomer
NSF NOIRLab
Correo electrónico: stephanie.juneau@noirlab.edu

Josie Fenske
Jr. Public Information Officer
Correo electrónico: josie.fenske@noirlab.edu

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2508.