Cuando el universo tenía solo unos 670 millones de años (aproximadamente el 5% de su edad actual) ya existían galaxias cuyo centro podía brillar con una potencia comparable a la de un billón de soles. El telescopio espacial Euclid acaba de encontrar dos de esos objetos y, con ellos, ha llevado la búsqueda de los primeros agujeros negros supermasivos hasta un nuevo récord.
Los protagonistas tienen nombres poco memorables: EUCL J172902.75+641018.1 y EUCL J125308.55+705432.3. Sus desplazamientos al rojo son 7,77 y 7,69, respectivamente, lo que convierte al primero en el cuásar más antiguo conocido hasta ahora. Ambos pertenecen a una época en la que el cosmos estaba saliendo de sus “edades oscuras” y atravesando la reionización.
Y no aparecieron solos. Euclid ha descubierto 31 nuevos cuásares entre z=6,6 y z=7,8, de los cuales 12 están en z≥7. Antes de esta campaña, encontrar los primeros diez objetos en ese intervalo había requerido más de una década; Euclid ha añadido más de esa cantidad utilizando apenas una fracción de su futuro mapa del cielo.
El verdadero monstruo no es la luz: es el agujero negro que consigue producirla tan pronto
Un cuásar no es exactamente un agujero negro brillante. Los agujeros negros no emiten luz desde dentro del horizonte de sucesos. Lo que vemos es materia cayendo hacia un agujero negro supermasivo, calentándose violentamente antes de desaparecer.
Durante esa fase, el núcleo de una galaxia puede superar en brillo cientos o miles de veces al resto de la propia galaxia. ESA describe los dos cuásares récord como objetos que llegaron a emitir una luminosidad del orden de un billón de soles. Y ahí empieza el problema.
Para fabricar un agujero negro supermasivo en menos de 700 millones de años, la naturaleza tuvo que trabajar extraordinariamente rápido. Una posibilidad es que los primeros agujeros negros nacieran a partir de “semillas” relativamente pequeñas y crecieran casi sin interrupción absorbiendo gas. Otra es que algunos comenzaran ya con masas mucho mayores, quizá mediante el colapso directo de enormes nubes de gas, o atravesaran fases de acreción por encima del límite de Eddington.
La muestra de Euclid todavía no decide qué escenario ocurrió, pero multiplica de golpe el número de objetos con los que se pueden poner a prueba esos modelos. Y eso es precisamente lo que faltaba: pasar de unos pocos récords aislados a una población suficientemente grande como para estudiar patrones.
Uno de esos cuásares estaba dentro de una galaxia que fabricaba más de 250 soles al año
El segundo objeto más lejano, EUCL J125308.55+705432.3, ya ha proporcionado una pista especialmente interesante.
Observaciones posteriores con NOEMA detectaron carbono ionizado y enormes cantidades de polvo frío en su galaxia anfitriona. Los investigadores estiman una masa de polvo de alrededor de 140 millones de masas solares y una tasa de formación estelar superior a 250 masas solares por año. Como comparación, la Vía Láctea produce aproximadamente una masa solar de estrellas nuevas cada año.
La galaxia tendría además una masa dinámica de entre unos 3.300 millones y 13.000 millones de soles. Es decir, cuando el universo apenas superaba los 600 millones de años ya existían sistemas acumulando enormes reservas de gas, fabricando estrellas frenéticamente y alimentando al mismo tiempo agujeros negros centrales.
Hay además una peculiaridad: este cuásar es relativamente débil en ultravioleta comparado con otros conocidos de una época similar. Eso podría significar que el agujero negro estaba creciendo a un ritmo diferente o que buena parte de su actividad permanecía escondida detrás de densas nubes de polvo.
Y Euclid apenas ha empezado a mirar
Estos 31 cuásares proceden de aproximadamente 3.000 grados cuadrados observados durante la primera fase del Euclid Wide Survey. La misión pretende terminar cartografiando más de un tercio de todo el cielo, por lo que el Euclid Consortium espera encontrar cientos de cuásares todavía más antiguos e incluso alcanzar objetos con desplazamientos al rojo superiores a 8. Ese es quizá el dato más importante del descubrimiento.
Durante años, los agujeros negros gigantes del universo temprano parecían anomalías extraordinarias encontradas una a una. Euclid está empezando a convertirlas en una población. Y cuanto más llena está esa población, más difícil resulta escapar de la misma pregunta: cómo consiguió el universo fabricar monstruos capaces de brillar como un billón de soles cuando apenas llevaba 670 millones de años existiendo.
