El telescopio James Webb captura tres agujeros negros gigantes en el comienzo del universo

Un equipo internacional de científicos acaba de registrar un fenómeno sin precedentes en astronomía: la presencia simultánea de tres agujeros negros supermasivos en plena actividad en la galaxia J0148-4214. El registro histórico, posible gracias a la altísima sensibilidad del telescopio espacial James Webb, muestra el sistema tal como era apenas 1.300 millones de años después del Big Bang, cuando el cosmos tenía menos del 10% de su edad actual. Dado que la luz tuvo que recorrer un viaje de 12.500 millones de años para llegar a nuestros equipos, el hallazgo revoluciona lo que se sabía sobre la velocidad de formación de estructuras colosales en los primeros tiempos del espacio.

Lo que hace que este incidente sea tan peculiar es el hecho de que alberga a un trío de devoradores de materia con dimensiones y ubicaciones completamente diferentes dentro del mismo entorno galáctico. El par principal habita en la región central del sistema, separados por una distancia de sólo 620 años luz, mientras que el tercer miembro orbita en un margen más lejano, a 5.500 años luz del núcleo. Hasta la fecha, la comunidad científica no sabe cómo predecir si estos gigantes acabarán chocando en un evento cataclísmico o si seguirán caminos aislados.

La tecnología infrarroja ha permitido mapear el gas alrededor de gigantes cósmicos

Un detalle crucial es que los cuerpos supermasivos no aparecieron como puntos brillantes en la lente del telescopio espacial James Webb, ya que su extrema gravedad impide que la luz se escape. La detección sólo fue posible gracias al Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec), un instrumento de campo integral que rastreaba la firma térmica y el desplazamiento frenético de nubes de gas hidrógeno ionizado que giran a muy alta velocidad alrededor de cada singularidad.

Según Hannah Übler, investigadora vinculada al Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y coordinadora del estudio, se trata del primer caso demostrado de un triple sistema activo que opera en una única estructura galáctica en los confines del espacio profundo. Todos los datos técnicos y análisis sobre la dinámica de J0148-4214 fueron destacados en un artículo publicado recientemente en las páginas de la prestigiosa revista científica Astronomy & Astrophysics.

Extremas diferencias de masa marcan el trío ubicado en la galaxia J0148-4214

Cada uno de los componentes de esta rara agrupación cósmica exhibe propiedades únicas y niveles de voracidad muy particulares:

• El gigante central: El mayor de los tres domina el núcleo del sistema y concentra una masa colosal equivalente a 80 millones de veces la de nuestro Sol.
• El devorador acelerado: Situado a 620 años luz de su vecino más grande, este cuerpo es el más ligero, con 600.000 masas solares. Devora materia a un ritmo tan frenético que supera el límite de Eddington, el límite físico donde la presión de la radiación emitida debería, en teoría, expulsar el gas y frenar su crecimiento, algo que los astrónomos consideran insostenible durante largos períodos.
• El viajero periférico: a 5.500 años luz del centro, el tercer miembro tiene alrededor de dos millones de masas solares. Para que os hagáis una idea de la escala, tiene exactamente la mitad del tamaño de Sagitario A*, el agujero negro que rige el centro de nuestra propia Vía Láctea.

Giovanni Mazzolari, también especialista del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, destacó que toda la estructura de J0148-4214 tiene un peso estelar de 1.300 millones de soles. En este escenario, los tres devoradores de materia representan una fracción sorprendentemente alta de toda la masa contenida en el sistema.

Las colisiones entre galaxias explican el rápido crecimiento al principio de los tiempos

La principal hipótesis del equipo de astrofísica es que el miembro más distante, y quizás incluso el más pequeño que orbita el centro, no nació allí, sino que fue capturado durante violentas fusiones galácticas en el pasado. Este proceso de canibalismo cósmico proporciona una pista valiosa sobre cómo estas anomalías gravitacionales lograron ganar tanto peso cuando el universo aún estaba en su infancia.

Roberto Maiolino, profesor de la Universidad de Cambridge que colaboró ​​en el estudio, explica que el choque entre titanes espaciales funciona como un atajo eficaz para la evolución acelerada de estas estructuras primordiales. El hallazgo refuerza la tesis de que la agrupación de masas colosales era común en las primeras eras, generando perturbaciones en el tejido del espacio-tiempo que las próximas generaciones de telescopios intentarán captar.

El efecto tirachinas puede expulsar al tercer miembro al espacio profundo

El gran enigma que intriga ahora a los investigadores es el vector de movimiento del cuerpo de dos millones de masas solares: ¿estaría cayendo hacia el núcleo o huyendo de la galaxia? La respuesta a este dilema dinámico puede estar en el clásico y caótico problema de los tres cuerpos, un concepto físico que describe la inestabilidad de múltiples órbitas.

Según las simulaciones, es probable que los dos agujeros negros más pequeños formaran un sistema binario antes de cruzarse en el camino del monstruo de 80 millones de soles. Durante este turbulento encuentro, el gigante central habría secuestrado el cuerpo más ligero y, mediante pura conservación de energía, habría arrojado el objeto de tamaño mediano con extrema fuerza. Una dinámica similar ocurre en la Vía Láctea, donde pares de estrellas que se acercan demasiado a Sagitario A* terminan desmembradas, una estrella es tragada y la otra expulsada como un proyectil de hipervelocidad.

Como los instrumentos actuales aún no pueden determinar la trayectoria tridimensional exacta del tercer componente de J0148-4214, su destino final permanece abierto. Los científicos esperan nuevas mediciones para saber si dará un giro de 180 grados y provocará una triple colisión o desaparecerá para siempre, vagando en la oscuridad del espacio intergaláctico.

Se necesitarán nuevos observatorios espaciales para capturar los ecos de la fusión

Cuando monstruos gravitacionales de este calibre finalmente se fusionan, emiten ondas gravitacionales de muy baja frecuencia y longitudes de onda gigantescas. Desafortunadamente, los detectores terrestres que funcionan hoy en día, como LIGO, Virgo y KAGRA, están calibrados para eventos más pequeños y no tienen la sensibilidad para escuchar los temblores generados por los agujeros negros supermasivos.

Para llenar este vacío tecnológico, la esperanza está puesta en la futura misión LISA (Antena Espacial de Interferómetro Láser). El innovador proyecto operará directamente desde el espacio, utilizando tres satélites unidos por láseres en forma de triángulo, separados por unos impresionantes 2,5 millones de kilómetros. Cuando entre en funcionamiento, este megaobservatorio será la clave definitiva para rastrear el choque de titanes en el universo lejano y confirmar las teorías planteadas por el descubrimiento actual.