Los astrónomos se quedan sin palabras: aparece un agujero negro antiguo y ‘dormido’ con una masa 6.000 millones de veces mayor que la del Sol

Durante mucho tiempo, los astrónomos han recurrido a los cuásares (galaxias que en su centro albergan un agujero negro supermasivo, de más de un millón de masas solares) para estudiar el universo primitivo. Sin embargo, estos sólo revelan una parte de la historia. Ahora, un equipo internacional formado por científicos del UCL ha identificado un agujero negro supermasivo inactivo con una masa equivalente a 6.000 millones de veces la del Sol, situado a más de 10.000 millones de años luz de la Tierra. Ubicado en la galaxia MRG-M0138, permite observar con suma precisión la época en la que el universo tenía unos 3.000 millones de años, aproximadamente una cuarta parte de su edad actual.

El autor principal del trabajo el profesor Richard Ellis (Departamento de Física y Astronomía de la UCL), explica lo siguiente: «Determinar cómo se mueven colectivamente las estrellas dentro del núcleo de esta galaxia distante nos ha permitido medir la masa de su agujero negro supermasivo, que de otro modo sería indetectable. Al demostrar la viabilidad de esta técnica para galaxias en el universo primitivo, ahora podemos realizar un estudio más completo de cómo se desarrollan los agujeros negros a lo largo del tiempo e inferir su papel en la configuración de la evolución galáctica».

El agujero negro más distante

Los agujeros negros no emiten luz por sí mismos, pero el gas que cae en ellos puede liberar enormes cantidades de radiación. Estos objetos brillantes, conocidos como núcleos galácticos activos o cuásares, se encuentran entre los fenómenos más luminosos del universo y son relativamente fáciles de identificar. Sin embargo, el agujero negro supermasivo de MRG-M0138 está inactivo; como actualmente no cae gas en él, los astrónomos sólo pueden detectarlo a través de su influencia gravitacional sobre las estrellas cercanas.

Para determinar su masa, los investigadores utilizaron observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA para rastrear los movimientos de las estrellas que orbitan el objeto, que de otro modo sería invisible. Si bien este método, conocido como «dinámica estelar», se ha utilizado para medir agujeros negros inactivos en galaxias mucho más cercanas, ésta es la primera vez que se aplica con éxito a una distancia cosmológica tan grande.

El Dr. Andrew Newman, de la Fundación Carnegie para la Ciencia en Pasadena, California, explica que «al combinar los datos del telescopio espacial James Webb con el efecto de lente gravitacional, pudimos observar el interior de la esfera de influencia del agujero negro, donde su gravedad aumenta la velocidad de las estrellas. Esta es una de las mejores técnicas que tenemos para medir la magnitud de un agujero negro, por lo que nos entusiasmó poder extenderla a un período mucho más antiguo de la historia cósmica». Hasta ahora sólo se habían identificado unos pocos agujeros negros inactivos de este tamaño, y todos ellos estaban mucho más cerca de la Tierra.

Características

Observar estructuras internas de una galaxia situada a más de 10.000 millones de años luz parecía una tarea prácticamente inalcanzable. Sin embargo, el propio universo ofreció una solució. Entre la Tierra y MRG-M0138 se encuentra otra galaxia cuya enorme fuerza gravitatoria funciona como una especie de lupa cósmica. Este fenómeno, denominado lente gravitacional, desvía y amplifica la luz procedente de la galaxia más distante.

Gracias a este efecto, los investigadores consiguieron aumentar cerca de 30 veces la resolución de las observaciones. A esta ventaja natural se sumó la extraordinaria capacidad del Telescopio Espacial James Webb, diseñado para captar detalles que hasta hace poco eran imposibles de detectar.

La combinación de ambos recursos permitió estudiar regiones cercanas al agujero negro, justo donde su intensa gravedad impulsa a las estrellas a velocidades extremas. Por primera vez, los científicos lograron calcular la masa de un agujero negro inactivo perteneciente a una etapa muy temprana del universo. El resultado fue sorprendente: alrededor de 6.000 millones de masas solares concentradas en un único objeto.

Un hallazgo prometedor

El hallazgo no implica que se trate del agujero negro más distante hallado hasta ahora en el universo, y esa diferencia es clave. Lo que los astrónomos han medido es el agujero negro inactivo más lejano identificado y analizado mediante esta técnica, situado aproximadamente 15 veces más lejos que el anterior récord registrado en investigaciones similares.

Este detalle modifica de manera sifnificativa la interpretación de los resultados. Hasta el momento, gran parte de los estudios sobre agujeros negros muy lejanos se basaban en objetos extremadamente activos y luminosos. El inconveniente es que estos casos pueden representar situaciones excepcionales, algo parecido a observar únicamente los vehículos más ruidosos de una carretera y asumir que todos se comportan igual.

MRG-M0138 abre una nueva ventana para investigar una población distinta, mucho más discreta y posiblemente más abundante. Se trata de agujeros negros gigantes que ya no atraviesan una etapa de intensa actividad, pero que todavía conservan las huellas de un pasado marcado por procesos cósmicos extremadamente violentos.