El agujero negro más antiguo jamás confirmado ha sido localizado 500 millones de años después del Big Bang, hace 13.300 millones de años, cuando nuestro universo tenía tan solo el 3% de su edad actual.
Un equipo internacional de astrónomos, liderado por el Centro Frontera Cósmica de la Universidad de Texas en Austin, que lo ha descubierto cree que es una oportunidad única para estudiar la estructura y la evolución de este enigmático período.
"Al buscar agujeros negros, este es prácticamente el punto más remoto al que se puede llegar. Realmente estamos ampliando los límites de lo que la tecnología actual puede detectar", afirmó en un comunicado Anthony Taylor, investigador postdoctoral del Centro Frontera Cósmica y líder del equipo que realizó el descubrimiento.
La investigación se publica en The Astrophysical Journal.
"Si bien los astrónomos han encontrado algunos candidatos más distantes", añadió Steven Finkelstein, coautor del artículo y director del Centro Frontera Cósmica, "aún no han encontrado la distintiva señal espectroscópica asociada a un agujero negro".
Con la espectroscopia, los astrónomos dividen la luz en sus múltiples longitudes de onda para estudiar las características de un objeto. Para identificar los agujeros negros, buscan evidencia de gas en rápido movimiento. A medida que gira y cae en un agujero negro, la luz del gas que se aleja de nosotros se estira a longitudes de onda mucho más rojas, y la luz del gas que se acerca a nosotros se comprime a longitudes de onda mucho más azules.
"No hay muchas otras cosas que creen esta señal", explicó Taylor. "Y esta galaxia la tiene".
El equipo utilizó datos del programa CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) del Telescopio Espacial James Webb para su búsqueda. Lanzado en 2021, el JWST proporciona las vistas más lejanas del espacio disponibles, y CAPERS proporciona observaciones del borde exterior.
PEQUEÑOS PUNTOS ROJOS
Capers-LRD-z9, inicialmente vista como una pequeña mancha en las imágenes del programa, resultó formar parte de una nueva clase de galaxias conocidas como "Pequeños Puntos Rojos". Presentes solo durante los primeros 1.500 millones de años del universo, estas galaxias son muy compactas, rojas e inesperadamente brillantes.
"El descubrimiento de los Pequeños Puntos Rojos fue una gran sorpresa con respecto a los primeros datos del JWST, ya que no se parecían en nada a las galaxias observadas con el Telescopio Espacial Hubble", explicó Finkelstein. Ahora estamos en proceso de descifrar cómo son y cómo se formaron.
CAPERS-LRD-z9 podría ayudar a los astrónomos a lograr precisamente eso. Por un lado, esta galaxia refuerza la creciente evidencia de que los agujeros negros supermasivos son la fuente del brillo inesperado de los Pequeños Puntos Rojos. Normalmente, ese brillo indicaría una abundancia de estrellas en una galaxia. Sin embargo, los Pequeños Puntos Rojos existen en una época en la que es improbable que exista una masa estelar tan grande.
Por otro lado, los agujeros negros también brillan intensamente. Esto se debe a que comprimen y calientan los materiales que consumen, creando una enorme cantidad de luz y energía. Al confirmar la existencia de uno en CAPERS-LRD-z9, los astrónomos han encontrado un ejemplo sorprendente de esta conexión en los Pequeños Puntos Rojos.
La galaxia recién descubierta también podría ayudar a comprender la causa del distintivo color rojo de los Pequeños Puntos Rojos. Esto podría deberse a una densa nube de gas que rodea el agujero negro, desviando su luz hacia longitudes de onda más rojas a medida que lo atraviesa.
"Hemos visto estas nubes en otras galaxias", explicó Taylor. "Al comparar este objeto con esas otras fuentes, era idéntico".
MAGNITUD COLOSAL
Esta galaxia también destaca por la colosal magnitud de su agujero negro. Se estima que es hasta 300 millones de veces mayor que la de nuestro Sol, y su masa equivale a la mitad de la de todas las estrellas de su galaxia. Incluso entre los agujeros negros supermasivos, esta es una masa particularmente grande.
Encontrar un agujero negro tan masivo en una etapa tan temprana ofrece a los astrónomos una valiosa oportunidad para estudiar cómo se desarrollaron estos objetos. Un agujero negro presente en el universo posterior habría tenido diversas oportunidades para crecer a lo largo de su vida. Pero uno presente en los primeros cientos de millones de años no las tendría.
"Esto refuerza la creciente evidencia de que los agujeros negros primitivos crecieron mucho más rápido de lo que creíamos posible", dijo Finkelstein. "O que comenzaron siendo mucho más masivos de lo que predicen nuestros modelos".
