El James Webb detecta el agujero negro más antiguo descubierto hasta la fecha

Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Cambridge, ha descubierto el agujero negro más antiguo jamás observado, datado desde el amanecer del universo, y revela que está 'devorando' su galaxia anfitriona hasta la muerte.

Utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA (JWST), el equipo detectó este agujero negro, que data de 400 millones de años después del Big Bang, hace más de 13.000 millones de años. Los resultados, descritos como "un gran salto adelante" por el profesor Roberto Maiolino, autor principal del estudio, se publican en la revista Nature.

La existencia de este sorprendentemente masivo agujero negro, con una masa de unos pocos millones de veces la del Sol, desafía nuestras suposiciones sobre cómo se forman y crecen los agujeros negros. Los astrónomos creían que los agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias como la Vía Láctea crecieron hasta su tamaño actual a lo largo de miles de millones de años. Sin embargo, el tamaño de este agujero negro recién descubierto sugiere que podrían formarse de otras maneras: podrían 'nacer grandes' o pueden alimentarse de materia a un ritmo cinco veces mayor de lo que se pensaba posible.

Según los modelos estándar, los agujeros negros supermasivos se forman a partir de los restos de estrellas muertas, que colapsan y pueden formar un agujero negro aproximadamente cien veces la masa del Sol. Si creciera de la manera esperada, este agujero negro recién detectado tomaría alrededor de mil millones de años para alcanzar su tamaño observado. Sin embargo, el universo aún no tenía mil millones de años cuando se detectó este agujero negro.

"Es muy temprano en el universo para ver un agujero negro tan masivo, así que tenemos que considerar otras formas en que podrían formarse", indica Maiolino, del Laboratorio Cavendish y el Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge. "Las galaxias muy tempranas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un buffet para los agujeros negros", agrega.

Al igual que todos los agujeros negros, este agujero negro está aún devorando material de su galaxia anfitriona para alimentar su crecimiento. Sin embargo, se descubrió que consume material mucho más vigorosamente que sus "hermanos" en épocas posteriores.

La joven galaxia anfitriona, llamada GN-z11, brilla precisamente gracias a este agujero negro. Los agujeros negros no se pueden observar directamente, pero en cambio se detectan por el brillo característico de un disco de acreción que gira cerca de los bordes del agujero negro. El gas en el disco de acreción se calienta enormemente y comienza a brillar y radiar energía en el rango ultravioleta. Esta intensa luminosidad es lo que permite a los astrónomos detectar agujeros negros.

GN-z11 es una galaxia compacta, aproximadamente cien veces más pequeña que la Vía Láctea, pero se cree que el agujero negro está dañando su desarrollo. Cuando los agujeros negros consumen demasiado gas, lo expulsan como un viento ultra rápido. Este "viento" podría detener el proceso de formación de estrellas, matando lentamente la galaxia, pero también matará al agujero negro en sí, ya que también cortaría la fuente de "alimento" del agujero negro.

Maiolino afirma que el enorme avance proporcionado por el JWST hace que este sea el momento más emocionante de su carrera. "Es una nueva era: el gran salto en sensibilidad, especialmente en el infrarrojo, es como pasar de un telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana", dijo. "Antes de que Webb estuviera en línea, pensé que tal vez el universo no es tan interesante cuando superamos lo que podríamos ver con el Telescopio Espacial Hubble. Pero eso no ha sido en absoluto el caso: el universo ha sido bastante generoso en mostrarnos cosas, y esto es solo el principio".

Maiolino señala que la sensibilidad del JWST significa que incluso agujeros negros más antiguos podrían descubrirse en los próximos meses y años. Maiolino y su equipo esperan utilizar futuras observaciones del JWST para intentar encontrar "semillas" más pequeñas de agujeros negros, lo que podría ayudarles a desentrañar las diferentes formas en que los agujeros negros podrían formarse: ya sea que comiencen siendo grandes o que crezcan rápidamente.