Descubren el agujero negro supermasivo más antiguo en el amanecer de los tiempos

Un agujero negro supermasivo en el Amanecer Cósmico ha batido el récord del agujero negro más antiguo que jamás hayamos visto hasta hoy: fue detectado en una galaxia conocida como UHZ1, solamente 470 millones de años después del Big Bang, en un período en el cual el Universo aún era sólo un bebé. El agujero negro se encuentra en una etapa de desarrollo que nunca antes se había identificado: tiene una masa similar a la de la galaxia anfitriona que crece a su alrededor.

Integrando datos del Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio Espacial James Webb, ambos operados por la NASA, un equipo de investigadores pudo identificar la firma reveladora de un agujero negro en crecimiento sólo 470 millones de años después del Big Bang: sería el agujero negro más antiguo detectado hasta hoy, y podría ayudar a explicar cómo se formaron algunos de los primeros agujeros negros supermasivos del Universo.

El agujero negro de la Vía Láctea está girando al máximo de su velocidad

Un Universo en pañales

La enorme estructura se descubrió en una galaxia denominada UHZ1, en dirección al cúmulo de galaxias Abell 2744. Los datos del telescopio Webb permitieron revelar que la galaxia está mucho más distante que el cúmulo, ubicado a 3.500 millones de años luz de la Tierra. En cambio, UHZ1 y el agujero negro descubierto se ubican a 13.200 millones de años luz de distancia de nuestro planeta.

Según explican los científicos en un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature Astronomy, el agujero negro fue observado cuando el cosmos tenía solamente el 3% de su edad actual, o sea aproximadamente 470 millones de años después de su formación a partir del gran estallido o Big Bang. La investigación y el análisis de los resultados fueron liderados por Akos Bogdan, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA), en Estados Unidos.

En el momento de la observación, el Universo se encontraba en una etapa denominada Amanecer Cósmico, un período muy temprano en el cual comenzaron a surgir las primeras estrellas y galaxias. Debido a esto, el agujero negro fue apreciado en una fase de su desarrollo que nunca antes había podido analizarse, cuando su masa era similar a la galaxia que estaba creciendo a su alrededor. Además, los resultados muestran que algunos de los primeros agujeros negros supermasivos se formaron a partir de enormes nubes de gas.

Los astrónomos han descubierto un agujero negro gigante en una etapa crítica del Universo temprano, combinando el poder de los telescopios Chandra y Webb de la NASA. Créditos: Chandra X-ray Observatory / YouTube.

Revelando los misterios de los primeros agujeros negros supermasivos

Según una nota de prensa, el equipo de Bogdan ha identificado pruebas contundentes de que el agujero negro recién descubierto nació masivo, en vez de crecer a lo largo del tiempo. Se estima que su masa está entre 10 y 100 millones de soles, según el brillo y la energía de los rayos X. Este rango de masa es similar al de todas las estrellas de la galaxia donde se aloja, lo que contrasta marcadamente con los agujeros negros en los centros de las galaxias del Universo cercano, que normalmente contienen únicamente alrededor de un 10% de la masa de sus estrellas.

Por último, los investigadores creen que este hallazgo será crucial para responder algunas de las grandes preguntas que aún siguen abiertas en torno al papel de los primeros agujeros negros supermasivos en los inicios del cosmos, revelando cómo pudieron alcanzar masas colosales poco después del Big Bang. Por ejemplo, se intenta determinar si se formaron directamente a partir del colapso de enormes nubes de gas, como sugiere este nuevo estudio, o provienen de explosiones de las primeras estrellas.

Referencia

Evidence for heavy seed origin of early supermassive black holes from a z~10 X-ray quasar. Ákos Bogdán et al. Nature Astronomy (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-023-02111-9