CIENCIA, ASTRONOMÍA- Revelado: el agujero negro más antiguo jamás observado, que data del amanecer del universo

Los astrónomos han detectado el agujero negro más antiguo jamás observado, que data de hace más de 13.000 millones de años, desde los albores del universo.

Las observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb (JWST) revelan que se encuentra en el corazón de una galaxia 440 millones de años después del Big Bang. Con alrededor de un millón de veces la masa del Sol, es sorprendentemente grande para un agujero negro bebé, lo que plantea la pregunta de cómo creció tanto y tan rápidamente.

El profesor Roberto Maiolino, astrofísico de la Universidad de Cambridge, que dirigió las observaciones, dijo: “La sorpresa es que sea tan masivo. Eso fue lo más inesperado”.

Las observaciones, publicadas en el sitio web de preimpresión Arxiv , no toman una imagen directa, que es invisible porque ninguna luz puede escapar de su control. Pero los astrónomos detectaron firmas reveladoras de su disco de acreción, el halo de gas y polvo que gira rápidamente alrededor del sumidero cósmico.

Los astrónomos creen que los primeros agujeros negros podrían ayudar a resolver el enigma de cómo sus gigantescos homólogos en el centro de galaxias como la Vía Láctea crecieron hasta alcanzar miles de millones de veces la masa del sol. Hasta hace poco, se suponía que simplemente se habían multiplicado como una bola de nieve durante casi 14 mil millones de años, creciendo constantemente a través de fusiones y devorando estrellas y otros objetos. Pero este escenario de bola de nieve no puede explicar plenamente las proporciones épicas de los agujeros negros supermasivos actuales.

Las últimas observaciones, de la galaxia llamada GN-z11, retrotraen los orígenes de este misterio a la infancia de los agujeros negros y sugieren que nacieron grandes o se hincharon extremadamente rápidamente desde el principio.

“Comprender de dónde vinieron los agujeros negros en primer lugar siempre ha sido un enigma, pero ahora ese enigma parece profundizarse”, dijo el profesor Andrew Pontzen, cosmólogo del University College de Londres, que no participó en la investigación. “Estos resultados, utilizando el poder del JWST para mirar hacia atrás en el tiempo, sugieren que algunos agujeros negros crecieron a un ritmo tremendo en el universo joven, mucho más rápido de lo que esperábamos”.

Una explicación, conocida como el escenario de las semillas pesadas, es que una generación temprana de agujeros negros nació del colapso directo de vastas nubes de gas, en lugar de estrellas quemadas que colapsaron bajo su propia gravedad al final de su vida. Otra posibilidad es que cúmulos compactos de estrellas y agujeros negros se fusionaran muy rápidamente en el universo primitivo.

Una tercera hipótesis, más especulativa, es la existencia de los llamados agujeros negros primordiales que surgieron durante la inflación cósmica, el período de expansión del universo más rápido que la luz que ocurrió una fracción de segundo después del Big Bang.

Esto invertiría el presunto orden de juego, en el que las galaxias aparecen primero y luego los agujeros negros comienzan a crecer dentro de ellas. Los agujeros negros primordiales estarían efectivamente entretejidos en el tejido del cosmos desde el principio.

“Si eso fuera cierto, tendría profundas implicaciones para la primera fracción de segundo de nuestro universo”, dijo Pontzen. “De cualquier manera, la historia de cómo los agujeros negros y las galaxias crecieron juntos es fascinante y apenas estamos comenzando a reconstruir”.

Los hallazgos son los últimos de una serie de sorprendentes descubrimientos realizados por el observatorio espacial de la NASA apenas dos años después de su lanzamiento . El JWST es unas 100 veces más sensible que los telescopios anteriores, como el Hubble, a la hora de detectar la luz infrarroja, la parte del espectro utilizada para ver los objetos más distantes. “Es esencialmente equivalente a actualizar el telescopio de Galileo a un telescopio moderno. Son 400 años de descubrimientos potencialmente comprimidos en el lapso de tiempo de las operaciones del JWST”, dijo Maiolino.

Dijo que antes del lanzamiento del telescopio existía la posibilidad de que se abriera una nueva ventana a “una extensión aburrida de lo que sabemos”. “Eso no es lo que estamos viendo”, dijo Maiolino. “El universo ha sido bastante generoso. Realmente estamos encontrando cosas que no esperábamos”.

¿Qué es un agujero negro?

Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más extraños y siniestros del universo. Tienen una gravedad tan intensa que ni la materia ni la luz pueden escapar de su control. El umbral de un agujero negro está trazado por su horizonte de sucesos, el punto de no retorno. Todo lo que se desvíe de este límite desaparecerá para siempre.

Son difíciles de estudiar porque son fundamentalmente invisibles, pero la aplicación de las leyes de la física ofrece algunas ideas extrañas. Al acercarse a un agujero negro, el gradiente gravitacional puede ser tan extremo que los objetos se estirarían en un proceso conocido como espaguetificación. En el horizonte de sucesos, la gravedad es tan feroz que la luz se curva en un bucle perfecto alrededor del agujero negro, lo que significa que si te quedas allí podrías ver la parte posterior de tu propia cabeza.

Se desconoce qué hay más allá del horizonte de sucesos. La teoría de la relatividad general de Einstein sugiere que en el centro de un agujero negro la densidad se volvería infinita, creando una singularidad gravitacional. Esta ruptura en el espacio-tiempo no tendría “dónde” ni “cuándo” y estaría más allá del ámbito de las leyes convencionales de la física. Pero no está claro si tales singularidades existen realmente.

Los agujeros negros vienen en una variedad de tamaños. Los agujeros negros estelares, formados a partir de restos de estrellas masivas, pueden ser hasta 20 veces más masivos que nuestro sol. Los agujeros negros supermasivos, como Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea, pueden tener masas equivalentes a millones o miles de millones de soles y desempeñar un papel crucial en la evolución galáctica.

Los astrónomos han logrado avances significativos en las observaciones de agujeros negros en la última década, con la primera imagen del halo capturada por el telescopio Event Horizon en 2019, y observaciones de fusiones catastróficas de agujeros negros mediante la detección de ondas gravitacionales enviadas a través del espacio-tiempo. . Las últimas observaciones, y los objetivos de James Webb aún más distantes, comenzarán a reconstruir los orígenes de estos enigmáticos objetos.