Un diminuto punto rojo, que emitió su luz hace más de 13.300 millones de años, ha resultado ser una galaxia con un enorme agujero negro en su interior que se encuentra activo, es decir, engullendo materia.
El descubrimiento ha sido posible gracias al estudio llevado a cabo por un grupo internacional de astrónomos, bajo el liderazgo de la Universidad de Austin (Texas, Estados Unidos), en base a observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb.
Si bien anteriormente se habían detectado galaxias ligeramente más antiguas, la presencia de agujeros negros supermasivos activos en ellas no había podido ser confirmada de manera solvente. Pero en este caso, en el análisis de la luz emitida por la galaxia primigenia llamada CAPERS-LRD-z9, los científicos han podido encontrar la huella que certifica la existencia de un coloso 300 millones de veces más masivo que el Sol en su centro.
Para los responsables del hallazgo, el análisis de este objeto representa una excelente oportunidad para entender cómo pudieron formarse agujeros negros con tanta masa en momentos tan tempranos del universo.
Pequeños puntos rojos
Desde que, hace unos años, empezaron las campañas de análisis del universo primitivo con el telescopio Webb, los científicos notaron la presencia, en las imágenes, de unos diminutos objetos rojizos. Llamados oficialmente pequeños puntos rojos, aparecen sólo en las observaciones de los primeros 1.500 millones de años del cosmos, y el consenso existente es que se trata de galaxias muy antiguas y que emitían una cantidad extraordinaria de energía.
En esta fotografía del telescopio espacial James Webb aparecen algunos de los pequeños puntos rojos que han generado gran interés entre la comunidad científica
Tal como señala Steven Finkelstein, coautor del nuevo estudio, el descubrimiento de estos minúsculos resplandores fue una sorpresa, ya que “no se parecían en nada a las galaxias descubiertas (anteriormente) con el telescopio espacial Hubble”.
El hallazgo anunciado ahora en CAPERS-LRD-z9, que es precisamente uno de estos puntos rojos, permite establecer una relación directa entre este tipo de objetos tan remotos y brillantes y la actividad de agujeros negros supermasivos en su interior. Así, el hecho que estas galaxias puedan ser percibidas desde distancias tan lejanas sería consecuencia de la potente emisión de luz que se libera cuando cantidades colosales de material se precipitan hacia el pozo gravitatorio del agujero negro.
Líneas gruesas
Para confirmar este escenario, los responsables del estudio han descompuesto la luz proveniente de CAPERS-LRD-z9 en diferentes rangos de energía, obteniendo lo que en astronomía se denomina un espectro. Lo más interesante es que los espectros de algunos objetos cósmicos muestran picos más brillantes que aportan información sobre los procesos físicos que han generado estas intensas emisiones.
En un espectro de emisión aparecen picos de energía que proporcionan detalles sobre los procesos que tienen lugar en el objeto en cuestión
Cuando el material se precipita hacia un agujero negro activo crea, alrededor del objeto, un gran disco en rotación acelerada que genera líneas de emisión que se muestran muy ensanchadas en el espectro. Y esta ha sido justamente la huella que ha permitido desvelar la auténtica naturaleza de CAPERS-LRD-z9.
Así, una vez recopilados todos los datos, los investigadores estiman que el diminuto punto luminoso de CAPERS-LRD-z9 corresponde a un agujero negro con una masa equivalente a 300 millones de soles y que se encontraba activo hace más de 13.300 millones de años.
Monstruos primitivos
Actualmente se sabe que prácticamente cualquier galaxia contiene un gran agujero negro en su centro. A diferencia de los formados en el momento de la muerte de algunas estrellas, que tienen masas decenas de veces superiores a la del Sol, los agujeros negros que habitan el interior de las galaxias pesan como millones de soles y su origen aun sigue siendo un misterio.
Impresión artística de un agujero negro supermasivo
En general, existen dos hipótesis para explicar cómo se formaron estos objetos tan extraordinarios. Una de ellas propone que quizás provienen de agujeros negros menores que, a lo largo del tiempo, han ido acumulando masa en base a engullir materia. Por el contrario, el segundo modelo sugiere que ya aparecieron muy masivos en los primeros instantes del universo, como resultado del colapso gravitatorio de grandes nubes de gas.
Los descubrimientos realizados en los últimos años, especialmente en base a las potentes capacidades del James Webb, han ido confirmando la presencia de agujeros negros supermasivos en galaxias que existieron pocos centenares de millones de años tras el nacimiento del universo. En palabras de Finkelstein, todo ello sugiere que, o bien los agujeros negros consiguieron crecer mucho más deprisa que lo que se consideraba posible, o que “empezaron siendo mucho más masivos de lo que predicen nuestros modelos”.
Ahora, los estudios detallados que se realizarán a partir del descubrimiento de CAPERS-LRD-z9 podrían proporcionar los indicios que permitiesen resolver, definitivamente, esta cuestión.