James Webb descubre el agujero negro más próximo al Big Bang

A más de 13.000 millones de años luz de distancia, el telescopio espacial James Webb, ha detectado el agujero negro más antiguo que jamás hayamos visto. La luz detectada por un equipo internacional dirigido por el astrofísico Roberto Maiolino de la Universidad de Cambridge es el resplandor emitido por la galaxia anfitriona del agujero negro, tal y como era apenas 400 millones de años después del Big Bang.

Universo primitivo

La importancia de este descubrimiento radica en su desafío a nuestras creencias existentes sobre la formación y el crecimiento de los agujeros negros. El agujero negro recién descubierto, tiene varios millones de veces la masa de nuestro Sol, y existió en una época en la que el universo estaba en su infancia, lo que plantea -nuevamente-, dudas sobre las teorías tradicionales sobre el desarrollo de los agujeros negros. Este hallazgo sugiere que los agujeros negros no solo podrían ser capaces de crecer a lo largo del tiempo, sino “nacer” ya enormes, colosales, o incluso crecer hasta tasas que hasta ahora se consideraban imposibles.

Una nueva era de la astronomía

La galaxia en cuyo centro se ha encontrado el agujero negro más antiguo del universo es GN-z11, detectada por primera vez en 2017, a unos 13.400 millones de años luz de nuestra Vía Láctea, pero unas 100 veces más pequeña. El agujero negro está ‘comiéndose’ a su galaxia anfitriona. El descubrimiento de este agujero negro ha sido el resultado de la sensibilidad del James Webb, que puede ver profundamente en el infrarrojo, detectando luz antigua que ha estado viajando a través de las profundidades desde los albores de los tiempos.

El tamaño del agujero negro recién descubierto sugiere que podrían formarse de otras maneras a las que pensábamos. Según los modelos estándar, los agujeros negros supermasivos se forman a partir de restos de estrellas muertas, que colapsan y pueden formar un agujero negro de unas cien veces la masa del Sol. Si creciera de la forma en que tenemos planteada, este agujero negro recién descubierto tardaría unos 1.000 millones de años en alcanzar el tamaño observado. Sin embargo, el universo apenas tenía 400 millones de años cuando se detectó este agujero negro. Es demasiado ‘pronto’ para que tenga tanta masa, apuntan los científicos, de ahí que haya que considerar otras formas en las que podrían crearse estos agujeros negros.

«Las galaxias muy tempranas eran extremadamente ricas en gas, por lo que habrían sido como un buffet para los agujeros negros», aclaró Maiolino,

Como todos los agujeros negros, este joven agujero negro está devorando material de su galaxia anfitriona para impulsar su crecimiento. Sin embargo, se ha descubierto que este antiguo agujero negro devora materia con mucha más fuerza que sus hermanos de épocas posteriores. Quizá la velocidad a la que el agujero negro en GN-z11 está acumulando materia pueda sugerir que los agujeros negros pueden ser capaces de alimentarse mucho más rápido de lo que se ha observado hasta ahora en el universo primitivo. Esto sería una ventaja para las teorías de las semillas de los pequeños agujeros negros.

Este agujero negro recién descubierto está acumulando materia de su galaxia anfitriona a un ritmo cinco veces mayor que el límite de Eddington.

¿Qué es el límite de Eddinton?

Este concepto se conoce como tal en honor al astrofísico británico Sir Arthur Eddington, quien lo propuso por primera vez a principios del siglo XX. El límite de Eddington describe la luminosidad máxima que una estrella u otro objeto luminoso, como un agujero negro en acreción, puede alcanzar manteniendo este equilibrio entre la atracción de la gravedad hacia adentro y la presión radiativa hacia afuera. Si un objeto excede este límite, la presión radiativa sería tan intensa que podría volar las capas externas del objeto, provocando una pérdida catastrófica de masa o, en el caso de un agujero negro, podría limitar un mayor crecimiento por acreción.

Por lo tanto, el límite de Eddington se aplica a esta región y puede actuar de manera similar para alejar el material y cortar el frenesí de alimentación de un agujero negro. Pero pueden ocurrir períodos del llamado «acrecimiento súper Eddington»; en este caso, el equipo estimó que si este período de alimentación voraz hubiera durado 100 millones de años, es posible que no hubiera tenido que comenzar su vida como una pesada semilla de agujero negro. Podría haberse formado a partir de una semilla de agujero negro de masa estelar mucho más ligera y haber crecido rápidamente hasta alcanzar la masa que ha observado el James Webb. El equipo espera que el hallazgo de agujeros negros aún más distantes pueda ayudar a desentrañar este dilema.

Este descubrimiento marca, por tanto, una nueva era en la exploración e investigación espaciales, y esto es solo el comienzo.

“Es una nueva era: el salto gigante en la sensibilidad, especialmente en el infrarrojo, es como pasar del telescopio de Galileo a un telescopio moderno de la noche a la mañana”, explicó Roberto Maiolino, profesor del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge y del Instituto Kavli de Cosmología en el Reino Unido, y autor principal del estudio que publica la revista Nature. “Antes de que Webb estuviera en funcionamiento, pensé que tal vez el universo no fuera tan interesante si se iba más allá de lo que podíamos ver con el Telescopio Espacial Hubble. Pero no ha sido así en absoluto: el universo ha sido bastante generoso en lo que nos muestra, y esto es sólo el comienzo”.

Referencias: