Descubierto el agujero negro activo más lejano de la historia (por James Webb, claro)

El agujero negro existía unos 570 millones de años después del Big Bang y es, como esperaban los investigadores, un poco pequeño.

Utilizando el potente telescopio James Webb, los investigadores han hecho otro descubrimiento extraordinario. En efecto, esta vez han descubierto el agujero negro supermasivo activo más lejano de la historia. Pero a pesar de su asombrosa distancia, los investigadores pueden estudiar el agujero negro extremadamente bien. 

“Observar este objeto distante con el Webb se parece mucho a observar datos de agujeros negros que existen en galaxias cercanas a la nuestra”, afirma la investigadora Rebecca Larson. “¡Hay tantas líneas espectrales que analizar!”.

Un agujero negro pequeño

El agujero negro recién descubierto reside en la galaxia CEERS 1019, que existió unos 570 millones de años después del Big Bang. Lo sorprendente es que el agujero negro es un poco pequeño. Por ejemplo, pesa “solo” nueve millones de masas solares. Esto lo hace mucho menos masivo que cualquier otro espécimen observado hasta ahora en el universo primitivo. Esos monstruos suelen pesar más de mil millones de veces la masa del Sol y son más fáciles de detectar porque son mucho más brillantes. 

El agujero negro de CEERS 1019 se parece más al agujero negro del centro de nuestra Vía Láctea, que pesa unos 4,6 millones de masas solares.

Detalles del agujero negro que acecha en la galaxia CEERS 1019, el agujero negro activo más lejano jamás descubierto. Imagen: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)

En resumen, el espécimen recién descubierto es, por tanto, de pequeño tamaño y también mucho más antiguo que otros agujeros negros descubiertos. Por ello, los investigadores aún no comprenden del todo cómo se formó este agujero negro tan poco tiempo después de la creación del universo. Los astrónomos saben desde hace tiempo que los agujeros negros más pequeños debieron de existir en los inicios del universo. Pero solo desde el lanzamiento de James Webb han podido buscar activamente estos fenómenos. 

“Hasta ahora, la investigación sobre los objetos del universo primitivo había sido en gran medida teórica”, afirma Steven Finkelstein, director de la investigación. “Con Webb, no solo podemos ver agujeros negros y galaxias a distancias extremas, sino que ahora podemos medirlos con precisión. Esa es la enorme potencia de este telescopio”.

Gas y formación estelar

Gracias a Webb, el equipo también pudo desentrañar qué emisiones del espectro proceden del agujero negro y cuáles de su galaxia madre. También pudieron determinar cuánto gas engulle el agujero negro y a qué velocidad se forman nuevas estrellas en la galaxia. Y parece que el agujero negro devora tanto gas como puede, mientras que al mismo tiempo ven la luz muchas estrellas nuevas en la galaxia. Para explicarlo, los investigadores recurrieron a las imágenes producidas por Webb. Visualmente, CEERS 1019 parece tres cúmulos brillantes, no un único disco circular. “No estamos acostumbrados a ver tanta estructura en imágenes a esta distancia”, afirma la investigadora Jeyhan Kartaltepe. “Una fusión de galaxias podría ser en parte responsable de la actividad del agujero negro, y eso también podría dar lugar a más formación estelar”.

Otros descubrimientos

Además del agujero negro de CEERS 1019, los investigadores también descubrieron otros dos pequeños agujeros negros que existían 1000 y 1100 millones después del Big Bang. El primero reside en CEERS 746 y tiene un brillante disco de acreción (un anillo formado por gas y polvo que rodea al agujero negro) que está algo oculto a la vista por una gruesa capa de polvo. “El agujero negro central es visible, pero la presencia de polvo sugiere que se encuentra en una galaxia que es un hervidero de estrellas”, explica Dale Kocevski, miembro del equipo. El otro agujero negro, encerrado en CEERS 2782, no tiene polvo que impida su visibilidad, lo que permite a los investigadores determinar inmediatamente cuándo existió el agujero negro en la historia del universo. Al igual que el agujero negro de CEERS 1019, estos otros dos ejemplares recién descritos también son de “pesos ligeros”. Por ejemplo, solo pesan 10 millones de masas solares.

Esta imagen muestra los tres agujeros negros supermasivos activos más distantes conocidos en la actualidad. Los recién descubiertos son mucho más pequeños que cualquiera de los descubiertos anteriormente en el universo primitivo. Imagen: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)

Antes de James Webb

Que los investigadores hayan descubierto ahora tres nuevos agujeros negros en el universo temprano es un gran paso adelante. De hecho, antes de la llegada de James Webb, los tres eran demasiado débiles para ser detectados. “Con otros telescopios, estos fenómenos parecían galaxias ordinarias con formación estelar, no agujeros negros supermasivos activos”, señala Finkelstein. Los espectros sensibles de Webb también permitieron a los investigadores trazar con precisión la distancia y la edad de las galaxias en el universo primitivo. Así se descubrieron otras 11 galaxias que existían entre 470 y 675 millones de años después del Big Bang.

Algo sorprendente

No solo se trata de galaxias extremadamente distantes, sino que el hecho de que se hayan descubierto tantas galaxias brillantes es sorprendente. De hecho, los investigadores pensaban que Webb encontraría menos galaxias a esas distancias. Pero resulta que nada más lejos de la realidad. Estas galaxias están formando estrellas rápidamente, pero aún no están tan enriquecidas químicamente como las galaxias mucho más cercanas. “Estoy abrumado por la cantidad de espectros altamente detallados de galaxias lejanas que Webb ha enviado a la Tierra”, afirma el investigador Arrabal Haro. “Estos datos son absolutamente increíbles”.

Con estos hallazgos, el telescopio James Webb ha demostrado una vez más su valía. Se espera que este telescopio responda a muchas preguntas y cambie radicalmente nuestra visión del universo y su creación. Y tal y como se ve ahora, el telescopio está totalmente en camino de cumplir esa promesa. En el futuro, gracias a Webb, probablemente será posible incluso explicar cómo se formaron los agujeros negros en los primeros años del universo. “Además, nuestros resultados, junto con los de otras galaxias lejanas descubiertas en el futuro, podrían cambiar para siempre nuestra comprensión de la formación estelar y la evolución de las galaxias en la historia cósmica”, concluye el investigador Seiji Fujimoto.