Un equipo internacional de astrónomos identificó el agujero negro de mayor antigüedad confirmada, un antiguo monstruo que existía ya 500 millones de años después del Big Bang. El descubrimiento podría ofrecer nuevas claves a una misteriosa clase de galaxias antiguas que desdicen las teorías prevalentes de la cosmología.
En un trabajo publicado en The Astrophysical Journal Letters, los investigadores describen a CAPERS-LRD-z9, una galaxia distante envuelta en gas con un agujero negro super masivo en el centro. Su antigüedad es de unos 13,3 mil millones de años, momento en que el universo tenía sólo un 3% de su edad actual. Detectado por el Telescopio Espacial James Webb, CAPERS-LRD-z9 es una de las muchas galaxias que son “puntitos rojos”, extraños cuerpos que en el primer año de operación del telescopio empezaron a aparecer en sus imágenes.
“El descubrimiento de los “puntitos rojos” fue una gran sorpresa en los primeros datos del telescopio espacial James Webb, porque no se parecían a las galaxias que se veían con el telescopio espacial Hubble”, dijo en un comunicado de prensa Steven Finkelstein, coautor del nuevo trabajo y director del Centro Cosmic Frontier de la Universidad de Texas de Austin. “Ahora, estamos en el proceso de entender cómo son y cómo aparecieron”.
Hallazgo que cambia la historia
Las galaxias de puntos rojos se llaman así por su aspecto en las imágenes del Webb, y ningún telescopio anterior al Webb tenía la sensibilidad o resolución como para detectar objetos tan distantes, por lo que nunca antes se habían visto. Su descubrimiento cuestionó ideas de consenso sobre nuestro universo: si esos objetos fueran estrellas, sus potentes emisiones de luz implicarían que algunas galaxias se hicieron tan grandes, y tan rápido, que la teoría prevalente no podía explicarlas, según la NASA.
Finkelstein y sus colegas recopilaron una de las muestras más grandes de galaxias de puntos rojos hasta la fecha. Casi todas ellas ya existían en los primeros 1,5 mil millones de años posteriores al Big Bang. Ese trabajo, publicado en enero, halló que una importante cantidad de estos objetos probablemente contuviera agujeros negros super masivos en crecimiento. El hallazgo ofreció una explicación alternativa de la mucha luz que emiten las galaxias, pero hacía falta más evidencia que respaldara su teoría.
Entonces Finkelstein y un equipo encabezado por Anthony Taylor, investigador de postdoctorado del Centro Cosmic Frontier que también trabajó en lo publicado en enero, buscaron en los datos de espectroscopía del programa CAPERS del Webb (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey, en inglés). La espectroscopía mide diferentes largos de onda de luz para revelar detalles sobre las características de un objeto.
La firma
Cuando los agujeros negros interactúan con las nubes de gas que los rodean, se produce una firma espectroscópica definida: a medida que el gas forma volutas y cae en el agujero negro la luz del gas que se aleja de nosotros se extiende en largos de onda más rojos en tanto que la luz del gas que se mueve hacia nosotros se comprime en largos de onda más azules.
“No hay muchas otras cosas que creen esta firma”, dijo Talos, y CAPERS-LRD-z9 la tiene. Aunque los estudios anteriores encontraron otras galaxias LRD con firmas de agujero negro, este es el ejemplo más antiguo. Los hallazgos se suman a la creciente evidencia de que los agujeros negros super masivos probablemente sean el origen de su brillo, sin explicación. El trabajo también podría explicar en parte por qué son tan rojas esas galaxias: si la luz está pasando por una gruesa nube de gas que rodea a un agujero negro super masivo, se extendería en largos de onda más rojos.
“Hemos visto estas nubes en otras galaxias”, dijo Taylor. “Cuando comparamos este objeto con aquellas otras fuentes, todo se hizo evidente”.
El descubrimiento también podría ofrecer más datos sobre la evolución de los agujeros negros. Taylor y sus colegas calculan que el agujero negro que está en el centro de esta galaxia es enorme, hasta 300 millones de veces con mayor masa que el sol. Encontrar un agujero negro de este tamaño que existe desde hace tanto tiempo “suma a la creciente evidencia de que los agujeros negros más antiguos crecieron mucho más rápido de lo que se creía posible”, dijo Finkelstein. “O comenzaron siendo mucho más masivos de lo que predicen nuestros modelos”.
Fe de erratas: una versión anterior de este artículo afirmaba por error que el estudio de la UT Austin fue el primero en relacionar esta firma espectroscópica relacionada con una galaxia de puntos rojos. Se ha corregido esto, para afirmar que otros estudios han hallado galaxias de puntos rojos con esta firma, pero CAPERS-LRD-z9 es el ejemplo más antiguo de todos.
