Descubren el agujero negro supermasivo más antiguo del Universo

Es un monstruo cósmico 10 millones de veces más pesado que el Sol: se detectó en el centro de una galaxia bebé solo 570 millones de años después del Big Bang. El gigante cósmico, descubierto gracias al Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, podría ser solo uno de los innumerables agujeros negros que se atiborraron a tamaños cada vez mayores durante el Amanecer Cósmico, el período que comienza unos 100 millones de años después del gran estallido inicial.

Un grupo de investigadores utilizó el Telescopio Espacial James Webb, cuyos poderosos instrumentos le permiten mirar hacia atrás en el tiempo hasta las primeras etapas del Universo, para descubrir un enorme agujero negro supermasivo, que tiene una masa equivalente a 10 millones de veces la del Sol, en el centro de una galaxia en formación, solamente 570 millones de años después del comienzo del cosmos. 

Hasta el momento, se trata del agujero negro supermasivo más antiguo jamás descubierto, aunque los astrónomos creen que el récord será rápidamente superado, debido a los grandes avances en el estudio del Universo primitivo. 

Escaneando los inicios del cosmos

El descubrimiento se detalla en un artículo científico publicado recientemente en arXiv, y que ha sido presentado para su próxima publicación en The Astrophysical Journal. "Identificamos el núcleo galáctico activo (AGN) más distante y el agujero negro más temprano que jamás hayamos descubierto", indicó Rebecca Larson a Science Alert, astrofísica de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, y autora principal del nuevo estudio. 

Los agujeros negros supermasivos nacen a partir del colapso de estrellas gigantes y crecen acumulando incesantemente gas interestelar, polvo cósmico, estrellas y otros agujeros negros, hasta alcanzar millones o decenas de miles de millones de masas solares. Algunos de estos glotones insaciables se dejan ver a partir de la luz emitida por el material que se mueve en espiral hacia su interior, incrementando notablemente su temperatura en los llamados núcleos galácticos activos (AGN).

Al observar en mayor profundidad el cosmos gracias a las nuevas tecnologías, los científicos pueden interceptar más luz remota que proviene de más atrás en el tiempo. De esta manera, pueden revelar los secretos de los períodos iniciales del Universo, cuando se formaron las primeras grandes estructuras cósmicas, como estrellas y galaxias. Esa etapa primaria, llamada Amanecer Cósmico, comienza solo 100 millones de años después del Big Bang, un lapso mínimo en el marco de la inabarcable historia universal.

Según un artículo publicado en Live Science, para detectar el agujero negro supermasivo más antiguo en el corazón de la galaxia bebé CEERS_1019, los astrónomos escanearon el cielo con dos cámaras especializadas, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) y la cámara de infrarrojo cercano del Telescopio Espacial James Webb. Posteriormente, utilizaron los espectrógrafos integrados en las cámaras para “descomponer” la luz en sus múltiples frecuencias de onda. 

Los primeros agujeros negros supermasivos

Luego de analizar estos débiles destellos enviados desde los primeros años del Universo, encontraron un pico inesperado en la intensidad de la luz, una señal clave que demostró que el material caliente alrededor del agujero negro supermasivo estaba emitiendo tenues rastros de radiación a través del cosmos. 

La existencia de un agujero negro supermasivo hace más de 13.200 millones de años no es sorprendente, ya que previamente se han identificado otros ejemplos aún más masivos en el cosmos primitivo, aunque no tan atrás en el tiempo. Por ejemplo, el agujero negro en la galaxia J0313-1806, 670 millones de años después del Big Bang, alcanza una masa de 1.600 millones de soles.

La gran diferencia del nuevo hallazgo es que representa un momento previo en el Universo y, por lo tanto, podría arrojar luz sobre la forma en que se desarrollaron los agujeros negros supermasivos durante el Amanecer Cósmico. Sin embargo, los astrónomos todavía están buscando los llamados agujeros negros "primordiales" hipotéticos, que serían aún más jóvenes y que habrían surgido muy poco después o, incluso, antes del Big Bang.

Referencia

A CEERS Discovery of an Accreting Supermassive Black Hole 570 Myr after the Big Bang: Identifying a Progenitor of Massive z > 6 Quasars. Rebecca L. Larson et al. ArXiv (2023). DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08918