La comprensión de los agujeros negros supermasivos es una de las tareas más complejas de la astrofísica, un camino de largo recorrido en el que cada nuevo descubrimiento nos acerca un poco más a descifrar sus orígenes. Recientemente, gracias a las observaciones del telescopio espacial James Webb, un equipo de investigadores ha detectado un agujero de 50 millones de masas solares que parece haberse formado antes que su propia galaxia anfitriona. Este hallazgo plantea muchos interrogantes sobre las teorías actuales que explican la evolución de estos objetos cósmicos y las estructuras que los albergan.
Hasta hace poco, el consenso científico apuntaba a que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos seguía un proceso jerárquico y gradual, donde una estrella masiva colapsaba al final de su vida para formar un agujero negro de masa estelar, el cual crecía lentamente absorbiendo el material circundante y fusionándose con otros agujeros negros similares. A medida que las galaxias colisionaban y se unían, sus respectivos agujeros negros también lo hacían, dando lugar finalmente a los gigantescos núcleos que se pueden observar. Sin embargo, la detección de un agujero negro supermasivo que precede a su galaxia cuestiona la universalidad de lo que se creía hasta ahora.
Un análisis detallado mediante el efecto de lente gravitacional del Cúmulo de Pandora
Imagen captada por la cámara NIRCam del telescopio en elq ue se puede ver un pequeño punto rojo (Abell2744-QSO1)
Este descubrimiento se detalla en dos trabajos de investigación. Uno de ellos, publicado en la revista Nature y liderado por Ignas Juodžbalis, del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge, se centra en la medición de la masa del objeto. El segundo estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bajo la dirección de Roberto Maiolino, también del Instituto Kavli, analiza las características de la galaxia en esta etapa temprana del universo. Ambos investigadores han colaborado en las dos publicaciones, las cuales se basan en el análisis de Abell2744-QSO1, un objeto que constituye un prototipo de lo que los astrónomos denominan un «pequeño punto rojo», observado tal como era apenas 700 millones de años después del Big Bang.
A pesar de su reducido tamaño, de aproximadamente 1.300 años luz de diámetro, este pequeño punto rojo ha podido estudiarse en detalle gracias al efecto de lente gravitacional producido por el cúmulo de galaxias Abell 2744, conocido como el Cúmulo de Pandora. Este fenómeno óptico natural amplificó y triplicó la imagen del objeto, permitiendo un análisis mucho más preciso. En observaciones previas, se estimaba de forma indirecta que el sistema albergaba un agujero negro de unas 40 millones de masas solares dentro de una densa nube de gas. No obstante, las mediciones indirectas en el universo primitivo suelen basarse en suposiciones derivadas del universo cercano, cuya validez en épocas tan tempranas aún no estaba plenamente confirmada por observaciones directas.
Para obtener un dato más fiable, los investigadores emplearon la unidad de campo integrado del instrumento NIRSpec del James Webb, analizando el efecto gravitatorio del agujero negro sobre el gas circundante y mapeando los elementos químicos presentes en la región. Este análisis directo reveló que la masa real del agujero negro es de 50 millones de masas solares. Más allá de este incremento en la cifra, lo que desconcierta a los astrofísicos es que el agujero negro representa una proporción inusualmente alta de la masa total de su galaxia, una relación que no se observa en el universo moderno.
Los autores de las investigaciones señalan que resulta complejo para los modelos teóricos actuales explicar un sistema tan poco evolucionado químicamente que, al mismo tiempo, albergue un agujero negro de tales dimensiones. Este resultado representa la primera medición directa de la masa de un agujero negro dentro del primer millón de años tras el Big Bang, aportando una evidencia sólida de que estos colosos cosmológicos no siempre crecen de la manera pausada y estructurada que se había asumido hasta la fecha. El estudio abre así nuevas vías de investigación para comprender las dinámicas fundamentales que dieron forma al universo primitivo.