Con el James Webb hemos visto el agujero negro más antiguo del universo. Pero solo ha hecho que tengamos más preguntas
El Telescopio Espacial James Webb nos ha acostumbrado a descubrimientos que rompen con nuestros esquemas mentales. El último descubrimiento donde ha sido protagonista sin duda ha vuelto a replantear lo que sabíamos del universo, al permitir confirmar la existencia del agujero negro más distante jamás observado. Algo que va a permitir dar respuestas a algunas preguntas que todavía tenía la astronomía.
Un coloso que ya ha sido bautizado. Este agujero negro ha recibido el nombre de CAPERS-LRD-z9 y se encuentra a 13.300 millones de años luz de distancia, lo que significa que lo estamos viendo tal como era apenas 500 millones de años después del Big Bang. De esta manera, su existencia, y sobre todo el tamaño que tiene, desafía todo lo que creíamos saber sobre cómo crecen estos gigantes.
Cómo se encontró este agujero negro. Encontrar algo que está tan lejos no es una tarea sencilla precisamente. Los astrónomos utilizaron datos del programa CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) del Telescopio Espacial James Webb, diseñado especialmente para explorar los confines del universo.
El líder del equipo de investigación, Anthony Taylor, explica que «al buscar agujeros negros, esto es lo más atrás que se puede llegar en la práctica. Estamos realmente ampliando los límites de lo que la tecnología actual puede detectar».
Un descubrimiento a confirmar. La clave para la confirmación fue la espectroscopia, la técnica que descompone la luz de un objetivo en sus diferentes longitudes de onda, como un prisma. Para identificar un agujero negro activo, los científicos buscan una firma inconfundible: gas que se mueve a velocidades extremas.
El girar el espiral hacia el agujero negro, la luz del gas que se aleja de nosotros va a tender hacia una longitud de onda roja, y la del gas que se acerca se comprime hacia la longitud azul. De esta manera, si se encuentran estas dos tendencias, es bastante inconfundible que se está ‘viendo’ un agujero negro.
De esta manera, el espectrógrafo NIRSpec del Webb detectó una línea de emisión de hidrógeno (Hβ) notablemente ancha, la prueba irrefutable de que un objeto masivo estaba agitando el gas a su alrededor a velocidades de hasta 3.500 km/s.
Pertenecía a algo más grande. Inicialmente, CAPERS-LRD-z9 era solo una mota intrigante en las imágenes del Webb. Sin embargo, resultó pertenecer a una nueva y enigmática clase de objetos llamados ‘Pequeños puntos rojos’ (Little Red Dots o LRDs). Estas galaxias, presentes solo en los primeros 1.500 millones de años del universo, son extremadamente compactas, brillantes y como su nombre indica muy rojas.
Su descubrimiento fue «una gran sorpresa», según Steven Finkelstein, coautor del estudio. «No se parecían en nada a las galaxias vistas con el Hubble». De esta manera, este hallazgo ha ayudado a explicar dos de los grandes misterios que había encima de la mesa.
¿Por qué son tan brillantes? Su brillo sugeriría una cantidad de estrellas improbable para una época tan temprana del universo. De esta manera, este estudio confirma la teoría de que la luz proviene de un agujero negro supermasivo que está activo y que literalmente devora la materia. Algo que da como resultado que se caliente y brille con una intensidad descomunal.
¿Por qué son tan rojos? El modelo que mejor se ajusta a las observaciones de CAPERS-LRD-z9 sugiere que el agujero negro está envuelto en un entorno de gas denso y neutro. Esta nube de gas absorbe la luz azul y deja pasar la roja, tiñendo toda la galaxia. Algo que se pudo confirmar al comparar este objeto con otras fuentes similares de energía.
Un gigante imposible. Lo más impactante de CAPERS-LRD-z9 es el tamaño de su agujero negro. Se estima que podría tener una masa de hasta 300 millones de veces la de nuestro Sol. Para ponerlo en perspectiva, es tan masivo que podría representar más del 4,5% de la masa total de todas las estrellas de su galaxia anfitriona, una proporción mucho mayor que el 0,1% que vemos en las galaxias cercanas.
¿Cómo pudo crecer tanto y tan rápido? Esta es una de las grandes preguntas que se puede hacer cualquiera, teniendo en cuenta que apareció este agujero negro en una etapa muy temprana del universo. Algo que pone en duda los actuales modelos que tenemos encima de la mesa.
Finkelstein lo resume así: «Esto se suma a la creciente evidencia de que los agujeros negros primitivos crecieron mucho más rápido de lo que creíamos posible. O comenzaron siendo mucho más masivos de lo que predicen nuestros modelos».
Dos modelos para explicar su existencia. El primero de ellos es que el agujero negro no nació de una estrella, sino del colapso directo de una nube de gas primordial, comenzando su vida con una masa de miles de soles y creciendo a un ritmo normal.
La segunda teoría que tienen los científicos encima de la mesa es que en realidad nació de una de las primeras estrellas masivas (con una masa 100 veces superior a la del Sol) que existieron. La cuestión aquí es que habría crecido a un ritmo ‘súper-Eddington‘, devorando materia mucho más rápido de lo que se considera el límite teórico estable.
Aún hay mucho que averiguar. El equipo espera obtener más observaciones con el Webb para desentrañar los secretos de este objeto único. «No habíamos podido estudiar la evolución temprana de los agujeros negros hasta hace poco», concluye Taylor, «y estamos emocionados por ver qué podemos aprender».
Imágenes | NASA Hubble Space Telescope
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Con el James Webb hemos visto el agujero negro más antiguo del universo. Pero solo ha hecho que tengamos más preguntas
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José A. Lizana
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