Hay una pequeña región del cielo conocida como Lockman Hole que para los astrónomos funciona casi como una ventana recién limpiada. En esa dirección existe una cantidad excepcionalmente pequeña de gas de nuestra propia galaxia, por lo que resulta posible observar objetos extremadamente distantes con menos material interfiriendo en el camino.
Un equipo internacional liderado desde el Instituto de Astronomía de la UNAM decidió aprovechar esa ventana para mirar algo mucho más difícil de ver: agujeros negros supermasivos enterrados detrás de enormes cantidades de gas y polvo.
Analizaron 94 núcleos galácticos activos (AGN) situados a distancias muy diferentes, llegando hasta un corrimiento al rojo de z=5, cuando el Universo apenas tenía una fracción de su edad actual. Y encontraron una tendencia especialmente interesante: cuanto más atrás observamos, más común parece que estos agujeros negros estén profundamente oscurecidos por material.
Miraron hacia una de las ventanas más limpias de toda la Vía Láctea
Los agujeros negros no emiten luz directamente. Lo que sí puede hacerlo es el material que cae hacia ellos. Cuando enormes cantidades de gas y polvo se precipitan alrededor de un agujero negro supermasivo, forman un disco extremadamente caliente y pueden liberar tanta energía que el centro de la galaxia termina brillando más que miles de millones de estrellas. Eso es un núcleo galáctico activo.
El problema aparece cuando ese mismo agujero negro está rodeado por una gruesa estructura de polvo y gas. La luz visible puede quedar bloqueada y el monstruo prácticamente desaparece detrás de su propio entorno. Ahí entran los rayos X.
El equipo combinó observaciones profundas realizadas por el telescopio espacial XMM-Newton con espectros ópticos obtenidos por el Gran Telescopio Canarias y datos en infrarrojo lejano. La muestra abarca objetos entre z=0,07 y z=5 y permitió identificar 94 AGN mediante sus propiedades en rayos X.
El resultado sugiere que la fracción de agujeros negros oscurecidos aumenta hacia épocas más tempranas del Universo, aunque los propios autores advierten de efectos observacionales que pueden influir en esa tendencia.
Tres estaban tan enterrados que casi desaparecían incluso en rayos X
Entre los objetos aparecieron tres candidatos especialmente extremos. Son los denominados AGN Compton-thick, sistemas envueltos por columnas de gas tan densas (del orden de 10/24 átomos de hidrógeno por centímetro cuadrado o superiores) que incluso buena parte de los rayos X tiene dificultades para atravesarlas.
El trabajo identifica un candidato sólido y otros dos en el límite de esa clasificación. Uno de ellos, denominado objID-206603, resultó todavía más extraordinario cuando los investigadores estudiaron la galaxia que lo alberga.
La estimación sitúa su ritmo de formación estelar alrededor de 1.000 masas solares por año. No significa necesariamente mil nuevas estrellas idénticas al Sol cada año, pero da una idea de la cantidad descomunal de materia que esa galaxia está convirtiendo en estrellas. Es la tasa más alta encontrada dentro de toda la muestra.
Para comparar, la Vía Láctea produce aproximadamente unas pocas masas solares en nuevas estrellas cada año.
La coincidencia resulta especialmente sugerente: uno de los agujeros negros más escondidos de la muestra vive precisamente dentro de una galaxia rebosante de gas, polvo y formación estelar. Los autores plantean que esos ambientes ricos en material podrían alimentar simultáneamente la formación de nuevas estrellas y el crecimiento del agujero negro central.
Los agujeros negros también parecen despejar su propio entorno mientras se vuelven más brillantes
El estudio encontró además una fuerte relación entre la luminosidad del AGN y la cantidad de polvo que cubre su región central.
Cuanto mayor es la luminosidad en rayos X, menor tiende a ser la fracción del agujero negro cubierta por polvo. Es justo lo que predice el llamado modelo del torus receding: conforme aumenta la energía liberada cerca del agujero negro, parte del polvo puede calentarse, sublimarse o desplazarse, dejando una región central progresivamente más expuesta. La correlación encontrada por el equipo es muy fuerte, con un coeficiente cercano a -0,9.
XMM-Newton lleva observando esta misma zona desde hace años, y ese archivo ofrece ahora otro experimento: comprobar cómo cambia la emisión de estos objetos con el tiempo.
Porque detrás de aquellas manchas de rayos X hay una pregunta mucho mayor. Los agujeros negros supermasivos y las galaxias parecen crecer juntos, y estos 94 objetos permiten observar distintas etapas de esa relación a lo largo de miles de millones de años de historia cósmica.
