Un equipo dirigido por la Universidad de Cambridge descubrió al agujero negro más antiguo. Su naturaleza es algo nunca antes visto.
n el centro de casi todas las galaxias del cosmos se asienta un monstruo: un agujero negro con una masa millones o incluso miles de millones de veces mayor que la de nuestro Sol. Cuándo y cómo se formaron estos enormes objetos es una cuestión abierta en la comunidad astrofísica.
Un equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA/ESA/CSA para detectar el agujero negro, que data de 400 millones de años después del Big Bang, hace más de 13.000 millones de años. Los resultados, que según el profesor Roberto Maiolino son «un gran paso adelante», se publican en la revista Nature.
La existencia de este agujero negro sorprendentemente masivo -unos cuantos millones de veces la masa de nuestro Sol- en una época tan temprana del Universo pone en tela de juicio nuestras suposiciones sobre cómo se forman y crecen los agujeros negros. Los astrónomos creen que los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de galaxias como la Vía Láctea crecieron hasta alcanzar su tamaño actual a lo largo de miles de millones de años. Pero el tamaño de este agujero negro recién descubierto sugiere que podrían formarse de otras maneras: podrían «nacer grandes» o podrían devorar materia a un ritmo cinco veces mayor de lo que se creía posible.
Según los modelos estándar, los agujeros negros supermasivos se forman a partir de los restos de estrellas muertas, que colapsan y pueden formar un agujero negro de unas cien veces la masa del Sol. Si creciera de la forma esperada, este agujero negro recién detectado tardaría unos mil millones de años en alcanzar el tamaño observado. Sin embargo, el universo aún no tenía mil millones de años cuando se detectó este agujero negro.
«Es muy pronto en el universo para ver un agujero negro tan masivo, así que tenemos que considerar otras formas en las que podrían formarse», dijo Maiolino, del Laboratorio Cavendish de Cambridge y del Instituto Kavli de Cosmología. «Las galaxias muy primitivas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un bufé para los agujeros negros».
Como todos los agujeros negros, este joven agujero negro está devorando material de su galaxia anfitriona para alimentar su crecimiento. Sin embargo, se ha descubierto que este antiguo agujero negro engulle materia mucho más vigorosamente que sus hermanos de épocas posteriores.
La joven galaxia anfitriona, llamada GN-z11, resplandece por la presencia de un agujero negro tan energético en su centro. Los agujeros negros no pueden observarse directamente, pero se detectan por el brillo revelador de un disco de acreción giratorio, que se forma cerca de los bordes de un agujero negro. El gas del disco de acreción se calienta extremadamente y comienza a brillar e irradiar energía en el rango ultravioleta. Gracias a este intenso brillo, los astrónomos pueden detectar los agujeros negros.
GN-z11 es una galaxia compacta, unas cien veces más pequeña que la Vía Láctea, pero es probable que el agujero negro esté perjudicando su desarrollo. Cuando los agujeros negros consumen demasiado gas, lo empujan como un viento ultrarrápido.
Este «viento» podría detener el proceso de formación estelar, matando lentamente a la galaxia, pero también mataría al propio agujero negro, ya que también le cortaría la fuente de «alimento».
Maiolino afirma que el gigantesco salto adelante que supone el JWST hace que éste sea el momento más emocionante de su carrera. «Es una nueva era: el gigantesco salto en sensibilidad, especialmente en el infrarrojo, es como pasar del telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana», afirma. «Antes de que Webb entrara en funcionamiento, pensaba que quizá el universo no era tan interesante cuando se iba más allá de lo que podíamos ver con el telescopio espacial Hubble. Pero no ha sido así en absoluto: el universo ha sido bastante generoso en lo que nos muestra, y esto es sólo el principio».
Maiolino afirma que la sensibilidad del JWST significa que en los próximos meses y años podrían encontrarse agujeros negros aún más antiguos. Maiolino y su equipo esperan utilizar las futuras observaciones del JWST para tratar de encontrar «semillas» más pequeñas de agujeros negros, lo que podría ayudarles a desentrañar las diferentes formas en que podrían formarse los agujeros negros: si comienzan siendo grandes o crecen rápidamente.