Se identifica un raro agujero negro ancestral inactivo que pesa 6 mil millones de masas solares en una galaxia distante
Los científicos han detectado el agujero negro inactivo más remoto jamás registrado, cuyos orígenes se pierden en el universo primitivo.
Para comprender las fases iniciales del cosmos, los astrónomos suelen observar los quásares, que son agujeros negros supermasivos en plena actividad de consumir materia, emitiendo una intensa luminosidad. Sin embargo, estos espectaculares fenómenos no cuentan la historia completa. Ahora, la identificación del agujero negro inactivo más lejano conocido proporciona una visión única de una entidad cósmica colosal que ha cesado su actividad.
El grupo de investigación global, con la participación de científicos del University College London (UCL), localizó este agujero negro en la galaxia MRG-M0138, situada a una distancia de más de 10 mil millones de años luz de nuestro planeta. Este hallazgo, detallado en la revista Science, supera quince veces el récord de distancia de un agujero negro inactivo.
Con una masa estimada de alrededor de 6 mil millones de veces la del Sol, este agujero negro se percibe en una época en la que el universo tenía sólo 3 mil millones de años. Si bien los quásares activos ofrecen pistas sobre el crecimiento acelerado, la presencia de un gigante dormido revela las fases más tranquilas, brindando una oportunidad única para explorar la coevolución de los agujeros negros masivos y sus galaxias anfitrionas en las primeras etapas del universo.
Para calcular la colosal masa, los investigadores utilizaron datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, mapeando con precisión los desplazamientos de las estrellas que orbitan alrededor del objeto, que de otro modo permanecerían imperceptibles. Aunque esta técnica, conocida como dinámica estelar, ya se ha utilizado para medir agujeros negros inactivos en galaxias cercanas, esta es la primera aplicación exitosa a una distancia tan inmensa en el cosmos.
El profesor Richard Ellis, líder del estudio y miembro del departamento de Física y Astronomía de la UCL, destacó la importancia del descubrimiento. Explicó que “el análisis del movimiento colectivo de las estrellas en el centro de esta remota galaxia ha permitido medir la masa de su agujero negro supermasivo, algo que de otro modo sería imposible de detectar”. Añadió que “al demostrar la aplicabilidad de este enfoque a las galaxias del universo primitivo, se abre el camino para un estudio más profundo del desarrollo de los agujeros negros a lo largo del tiempo y su influencia en la evolución galáctica”.
Entiende cómo se calculó la masa de un agujero negro invisible
Por su naturaleza, los agujeros negros no irradian luz directamente, pero el gas que capturan puede liberar inmensos volúmenes de energía radiante. Estos puntos de intensa luminosidad, conocidos como núcleos galácticos activos o quásares, se encuentran entre los más brillantes del universo y son comparativamente sencillos de detectar.
A diferencia de los quásares, el agujero negro supermasivo de la galaxia MRG-M0138 se encuentra en estado de inactividad. Sin precipitación de gas hacia él en ese momento, su detección por parte de los astrónomos sólo fue posible observando el impacto gravitacional ejercido sobre las estrellas cercanas.
Al analizar los patrones de movimiento conjugados de las estrellas que rodean el núcleo de la galaxia, el equipo confirmó la existencia del agujero negro y pudo estimar su masa. La variación de velocidades entre las estrellas más cercanas al agujero negro y las más alejadas proporcionó los elementos cruciales para esta medición.
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Esta metodología refleja las utilizadas para determinar la masa del agujero negro ubicado en el corazón de la Vía Láctea, nuestra galaxia, y también en otras galaxias cercanas. Sin embargo, se trata de la primera aplicación para un cuerpo celeste situado a una distancia tan extraordinaria. Anteriormente, el objeto galáctico más remoto investigado con esta técnica se encontraba a aproximadamente 700 millones de años luz de distancia.
Cómo las lentes gravitacionales permitieron un descubrimiento histórico
Normalmente, observar los movimientos estelares en una galaxia tan lejana sería una tarea inviable. Los científicos han superado esta dificultad empleando el fenómeno de las lentes gravitacionales, que funcionan como una amplificación cósmica natural.
Una galaxia intermedia, situada entre la Tierra y MRG-M0138, actúa doblando y redirigiendo la luz procedente de la galaxia distante, lo que dio lugar a un aumento de treinta veces de su imagen. Esta característica permitió a los investigadores reconstruir la configuración interna de la galaxia con una precisión que de otro modo habría sido inalcanzable.
El Dr. Andrew Newman, autor principal de Carnegie Science en Pasadena, California, comentó sobre el método. Afirmó que “la fusión de los datos del JWST con el efecto de las lentes gravitacionales nos permitió explorar profundamente el área de influencia del agujero negro, donde la fuerza gravitacional acelera las estrellas”. Newman continuó describiéndola como “una de las técnicas más efectivas que tenemos para medir la masa de un agujero negro, lo que nos entusiasmó por aplicarla en tiempos tan lejanos en la historia del universo”. Hasta ahora sólo se habían identificado unos pocos agujeros negros inactivos de esta magnitud, todos ellos situados mucho más cerca de nuestro planeta.
Nuevos conocimientos sobre la evolución de las galaxias mediante el descubrimiento
Este hallazgo ofrece pistas cruciales sobre la evolución conjunta de las galaxias y sus agujeros negros centrales en las primeras eras del universo. Aunque las observaciones de galaxias vecinas han demostrado una fuerte correlación entre la masa galáctica y la masa del agujero negro, los científicos todavía necesitan más información de fases cósmicas más antiguas para desentrañar la génesis de esta interconexión.
El grupo de estudio descubrió que tanto el agujero negro como su galaxia anfitriona están inactivos. La galaxia ya no genera nuevas estrellas, lo que lleva a suponer que MRG-M0138 pudo haber albergado un quásar extremadamente luminoso en el pasado remoto. La hipótesis de los investigadores es que el rápido crecimiento del agujero negro liberó energía que, al calentar o expulsar gas esencial, ralentizó decisivamente la formación de nuevas estrellas.
Existe la expectativa entre los científicos de que futuras observaciones, realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y otros instrumentos, saquen a la luz muchos más agujeros negros inactivos de las eras primordiales del universo. Tales revelaciones podrían profundizar la comprensión de cómo estas entidades cósmicas impiden la creación de estrellas y cómo los agujeros negros inactivos pueden reactivarse con la afluencia de nueva materia.
