Los astrónomos del MIT y otras instituciones han detectado la oscilación de un cuásar desde el amanecer cósmico, apenas 850 millones de años después del Big Bang. Esta es la primera vez que se observa un quásar parpadeante tan antiguo, lo que nos permite mapear la estructura del disco de gas y polvo alrededor de un agujero negro supermasivo primordial.
El objeto, conocido como J0439+1634, brilla con una intensidad equivalente a 12 billones de soles y presenta variaciones de hasta un 20% en su brillo, el equivalente a 2 billones de soles. El análisis de centelleo mostró que el disco de acreción es sorprendentemente delgado y plano, similar al de los quásares más recientes y cercanos.
Agujeros negros supermasivos en el universo primitivo
Cada galaxia alberga un agujero negro supermasivo en su centro. Cuando está activo, atrae gas y polvo a alta temperatura, formando un disco de acreción que libera una enorme energía y oscurece la luz de la galaxia circundante. Los cuásares son los ejemplos más luminosos de este proceso.
Los científicos asumieron que los agujeros negros de esta masa tardarían más de mil millones de años en formarse y estabilizarse. Sin embargo, las observaciones realizadas desde principios de la década de 2000 han identificado más de 200 agujeros negros supermasivos en los primeros mil millones de años del universo, muchos de ellos en una fase de quásar activo.
Primera oscilación captada en el amanecer cósmico
Hasta ahora, los cuásares primordiales aparecían sólo como puntos de luz distantes. Sin capturar las variaciones, era difícil comprender la estructura interna y el entorno alrededor de los agujeros negros.
El equipo dirigido por Gene Leung, investigador postdoctoral en el Instituto Kavli del MIT, y Anna-Christina Eilers, profesora asistente de física en el MIT, superó el desafío técnico de observar el universo distante. La luz de estos objetos se ve alargada por la expansión cósmica, lo que requiere la recopilación de datos infrarrojos durante largos períodos.
Utilizaron información reprocesada de la misión NEOWISE de la NASA, que escaneó el cielo durante unos 14 años. Se ha confirmado que la señal que parpadea aleatoriamente, similar a la llama de una vela, es el quásar parpadeante más antiguo registrado.
El disco plano desafía las expectativas de inestabilidad inicial
La forma aplanada del disco de acreción sugiere que el agujero negro ya se encontraba en un estado relativamente maduro, incluso en una etapa tan temprana de la historia del cosmos. Esto contrasta con la idea de que los sistemas primordiales serían más caóticos e inflados.
“Este descubrimiento indica que las fases de crecimiento rápido y caótico ocurren muy temprano, antes de que veamos los quásares en su máximo brillo”, explicó Eilers. Leung añadió que algo debe haber sucedido incluso antes para que estos sistemas parezcan tan maduros.
Los análisis en diferentes longitudes de onda permitieron mapear la temperatura y la estructura del material en el disco, confirmando procesos de alimentación similares a los observados en los quásares modernos.
Lo que revela el descubrimiento sobre la formación de galaxias
Los agujeros negros supermasivos actúan como motores centrales de las galaxias, regulando la formación estelar y el crecimiento estructural. Sin ellos, las galaxias no tendrían el aspecto que tienen.
La detección allana el camino para estudios más profundos sobre las condiciones que permitieron que estos gigantes surgieran rápidamente. El equipo planea mirar aún más atrás en el tiempo para capturar las primeras etapas del desarrollo de los cuásares.
