Un equipo internacional de investigadores ha descubierto el agujero negro más antiguo jamás observado mediante el telescopio James Webb. Tal objeto data de hace 400 millones de años después del Big Bang, hace unos 13 mil millones de años.

Los resultados de la investigación, que se han publicado este miércoles (17.01.2024) en la revista Nature, son -según Roberto Maiolino, astrofísico de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), institución que ha liderado la investigación - "un gran paso adelante".

Los investigadores creen que la existencia de este agujero negro sorprendentemente masivo -unos cuantos millones de veces la masa de nuestro Sol- en una época tan temprana del Universo desbarata las teorías sobre la formación y crecimiento de estos objetos.

¿Qué ha descubierto el telescopio James Webb?

Hasta hace apenas dos años, muchos secretos del cosmos permanecían ocultos para los astrónomos pero la llegada del telescopio espacial James Webb, construido por la agencia espacial estadounidense (NASA), la agencia espacial europea (ESA)y la agencia canadiense (CSA), ha cambiado las cosas. Esta maravilla tecnológica ha abierto una nueva era en la investigación astronómica.

El telescopio, que opera en el infrarrojo, puede ver objetos fríos, muy lejanos u ocultos tras el polvo, lo que le permite observar el universo primitivo y ver objetos tan antiguos como el agujero negro que acaba de descubrir.

Cuando el telescopio espacial Hubble detectó por primera vez la galaxia GN-z11 en 2016, se trataba de la galaxia más lejana que los científicos habían identificado hasta entonces. Se formó hace 13.400 millones de años, apenas 400 millones de años después del Big Bang.

Pero aunque el récord de GN-z11 se ha batido desde entonces, la galaxia sigue siendo una especie de rompecabezas. Para ser una galaxia tan antigua y compacta, era extrañamente luminosa. Para ser tan brillante, "habría necesitado un gran número de estrellas empaquetadas en un volumen tan pequeño", afirma Maiolino, en declaraciones recogidas por el medio NPR. No obstante, "dado lo joven que era el universo, habría sido difícil crear todas esas estrellas jóvenes y brillantes en ese período de tiempo relativamente corto".

Ahora, en un artículo titulado "A small and vigorous black hole in the early Universe", publicado en Nature, Maiolino y sus colegas tienen una explicación alternativa para toda esa luz: un agujero negro supermasivo con una masa aproximadamente 1,6 millones de veces la de nuestro Sol. El agujero negro en sí no emite ninguna luz, pero todo el material que se dirige hacia él, sugiere Maiolino, podría estar lo suficientemente caliente y brillante como para producir el intenso resplandor de la galaxia.

Según Maiolino, se trata del agujero negro más antiguo jamás detectado, y su mera existencia pone en tela de juicio de dónde proceden ciertos agujeros negros y cómo se alimentan y crecen.

Un agujero negro antiguo y voraz

Los investigadores opinan que este agujero es tan grande que tiene que haberse formado de otra manera: podría haber "nacido grande" o devorar materia a un ritmo cinco veces mayor de lo que se creía posible.

"Las galaxias muy primitivas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un bufé para los agujeros negros", sugiere el investigador.

Así que al igual que otros agujeros negros, este joven agujero negro crece devorando el material de su galaxia anfitriona pero es mucho más voraz que otros agujeros de épocas posteriores.

La joven galaxia anfitriona, llamada GN-z11, resplandece por la presencia del agujero enormemente energético que alberga en su centro.

Esta galaxia es compacta -unas cien veces más pequeña que la Vía Láctea- pero, los astrónomos creen que el agujero negro esté causando su muerte, o al menos perjudicando su desarrollo.

"Este agujero negro se está comiendo esencialmente el [equivalente a] un Sol entero cada cinco años", dice Maiolino. "En realidad es mucho más elevado de lo que pensábamos que podía ser factible para estos agujeros negros". De ahí la palabra "vigoroso" del título del artículo.

Un nuevo telescopio lleno de posibilidades

Durante los últimos veinte años, Maiolino ha ayudado a desarrollar el telescopio espacial James Webb, que se lanzó el día de Navidad de 2021. En concreto, forma parte del equipo que diseñó y construyó uno de sus instrumentos clave, el espectrómetro de infrarrojo cercano.

"El instrumento [es] responsable de dividir la luz de las galaxias y las estrellas [en] sus colores", dice. "Así que es esencialmente el arco iris de la galaxia".

Cuando Maiolino y sus colegas dirigieron el nuevo y potente telescopio y su instrumento hacia la galaxia conocida como GN-z11, el detalle que les devolvió fue impresionante.

"Fue muy emocionante", recuerda. "Pero al principio no nos dábamos cuenta de lo que nos estaba diciendo. El espectro era bastante desconcertante". Maiolino y su equipo descubrieron a qué se enfrentaban: un agujero negro supermasivo estacionado en el centro de la galaxia.

"Antes de que Webb entrara en funcionamiento, pensaba que quizá el universo no era tan interesante cuando se iba más allá de lo que podíamos ver con el telescopio espacial Hubble. Pero no ha sido así en absoluto: el universo ha sido bastante generoso en lo que nos muestra, y esto es solo el principio", resalta.

Maiolino confía en que con su sensibilidad, el Webb podrá encontrar agujeros negros aún más antiguos en los próximos meses y años y desentrañar las dudas sobre formación de estos objetos.

aa (efe,npr)