Un hallazgo desafía los modelos actuales sobre la formación de galaxias y agujeros negros en los primeros instantes del cosmos.
Astrónomos han detectado lo que parece ser el agujero negro activo más antiguo jamás observado, ubicado en una galaxia que existía cuando el universo apenas tenía 500 millones de años. El descubrimiento, realizado gracias a los datos del telescopio espacial James Webb, pone en duda las teorías actuales sobre cómo surgieron los primeros objetos cósmicos.
El hallazgo fue publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters y centra su atención en una pequeña y lejana galaxia bautizada como CAPERS-LRD-z9, situada a más de 13.300 millones de años luz. En su interior, los científicos identificaron un agujero negro supermasivo que ya estaba activo en una etapa extremadamente temprana del universo.
Un “punto rojo” que escondía un gigante
Todo comenzó con una diminuta mancha rojiza en el firmamento, detectada como parte del programa CAPERS, uno de los proyectos de exploración temprana del telescopio Webb. Apodada “Little Red Dot” (pequeño punto rojo), esta galaxia parecía demasiado brillante y roja para los estándares esperados en esa época cósmica.
Pero cuando el equipo liderado por Anthony J. Taylor analizó su espectro, encontraron una pista inequívoca: una línea de emisión de hidrógeno (Hβ) extraordinariamente ancha, típica de los núcleos galácticos activos donde los agujeros negros están en pleno crecimiento. Esta señal revelaba que no se trataba de una galaxia común, sino de un BLAGN (núcleo galáctico activo de línea ancha), un tipo de objeto altamente energético.
Demasiado grande, demasiado pronto
Lo más sorprendente fue su tamaño: el agujero negro central podría tener una masa de hasta 300 millones de veces la del Sol. Una cifra que desconcierta a los científicos, ya que sugiere un crecimiento extremadamente rápido o un origen aún más masivo de lo que los modelos actuales permiten.
Según los investigadores, para que este agujero negro alcanzara semejante tamaño tan pronto, tuvo que haber empezado como una “semilla” excepcionalmente grande, o haber crecido a una velocidad que supera los límites teóricos conocidos, como el llamado límite de Eddington, que describe cuánta materia puede absorber un agujero negro antes de que la presión de radiación lo frene.
“Estas observaciones sugieren la existencia de un agujero negro semilla muy masivo, o bien uno más pequeño que creció a tasas super-Eddington”, afirman los autores del estudio.
Una galaxia enana con un núcleo descomunal
La galaxia que alberga este coloso cósmico es, en contraste, extremadamente pequeña: su masa estelar no supera las mil millones de masas solares, y está envuelta en una densa nube de gas neutro. Este entorno podría ser la razón de su color rojizo tan particular, ya que el gas absorbe y reemite la luz en longitudes de onda específicas.
Además, la relación entre la masa del agujero negro y la masa total de estrellas de la galaxia es inusualmente alta: más del 4,5%, cuando lo común en galaxias actuales es de apenas el 0.1%. Esto sugiere un crecimiento desproporcionado del agujero negro respecto a su galaxia anfitriona.
¿De dónde vienen estos gigantes del universo temprano?
El caso de CAPERS-LRD-z9 reaviva un antiguo debate en astrofísica: ¿cómo se forman los agujeros negros supermasivos tan rápido tras el Big Bang?
Existen dos teorías principales:
- Semillas ligeras, originadas por el colapso de las primeras estrellas, con masas de unas 100 veces la del Sol.
- Semillas pesadas, producto del colapso directo de nubes de gas, capaces de generar agujeros negros de hasta 100.000 masas solares.
Sin embargo, ninguna de estas explicaciones parece suficiente para justificar la existencia de un agujero negro tan masivo en tan poco tiempo, a menos que haya experimentado un crecimiento acelerado que los modelos actuales aún no logran explicar por completo.
El enigma de los “Little Red Dots”
CAPERS-LRD-z9 pertenece a una nueva clase de objetos conocidos como Little Red Dots, pequeñas galaxias extremadamente rojas, compactas y brillantes en el infrarrojo, detectadas gracias a la sensibilidad sin precedentes del James Webb. Se estima que hasta un 30% de los núcleos activos detectados en el universo temprano podrían pertenecer a esta categoría.
Estos objetos están cambiando la forma en que entendemos la formación de galaxias, ya que su brillo no parece provenir de estrellas, sino del gas caliente que rodea a agujeros negros en pleno crecimiento. Según los científicos, los Little Red Dots podrían representar una fase breve pero intensa en la vida de las galaxias, previa a convertirse en cuásares o en núcleos más convencionales.
Una luz ultravioleta que no viene de las estrellas
Otro aspecto intrigante del estudio es que parte de la luz ultravioleta detectada podría no provenir de estrellas jóvenes, como se pensaba inicialmente. En cambio, podría estar generada por el propio agujero negro, con la radiación dispersada por el gas circundante. Si esto se confirma, la masa estelar de la galaxia sería aún menor, y la disparidad entre la galaxia y su agujero negro sería aún más extrema.
Un universo más extraño de lo que imaginamos
El hallazgo de CAPERS-LRD-z9 es mucho más que una curiosidad astronómica. Representa una nueva pieza del rompecabezas sobre cómo surgieron las primeras estructuras del cosmos, y deja en claro que todavía queda mucho por descubrir —y repensar— sobre los primeros capítulos del universo.
