Un equipo internacional, dirigido por el Cosmic Frontier Center de la Universidad de Texas en Austin, ha identificado un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia llamada CAPERS-LRD-z9. Este objeto celeste existía apenas 500 millones de años después del Big Bang, lo que lo convierte en el agujero negro confirmado más distante jamás observado. La luz que recibimos hoy ha viajado durante 13.300 millones de años, ofreciéndonos una visión del Universo en sus inicios.
Para detectar este agujero negro, los investigadores utilizaron la espectroscopía, una técnica que descompone la luz en sus diferentes longitudes de onda. Buscaron la firma específica de gas moviéndose a alta velocidad alrededor del agujero negro, lo que estira la luz hacia el rojo o el azul. Este método permite confirmar la presencia de un agujero negro con gran precisión, ya que pocos otros fenómenos producen una señal similar.
Representación artística de CAPERS-LRD-z9, que alberga el agujero negro más antiguo confirmado. El agujero negro supermasivo está rodeado por una espesa nube de gas, dando a la galaxia su color rojo distintivo.
Crédito: Erik Zumalt, The University of Texas at Austin El telescopio espacial James Webb proporcionó los datos necesarios gracias a su programa CAPERS, diseñado para estudiar las galaxias más lejanas. Lanzado en 2021, este telescopio ofrece una visión sin precedentes de los confines del Universo. Las observaciones revelaron que CAPERS-LRD-z9 pertenece a una nueva clase de galaxias llamadas 'Pequeños Puntos Rojos', que son compactas, rojas y muy luminosas.
La luminosidad excepcional de estas galaxias sugiere la presencia de agujeros negros supermasivos en lugar de una abundancia de estrellas. Al absorber materia, los agujeros negros generan una intensa luz y energía. El color rojo distintivo podría deberse a una nube de gas densa que rodea al agujero negro, que filtra la luz y la hace más roja.
La masa del agujero negro en CAPERS-LRD-z9 se estima en 300 millones de veces la del Sol, representando hasta la mitad de la masa estelar de su galaxia. Un tamaño tan grande tan temprano en la historia del Universo cuestiona los modelos actuales sobre la formación de agujeros negros. Los astrónomos piensan que estos objetos pudieron crecer mucho más rápido de lo previsto o que inicialmente eran más masivos.
Futuras observaciones con el telescopio James Webb permitirán profundizar el estudio de CAPERS-LRD-z9 y comprender el papel de los agujeros negros en la evolución de los Pequeños Puntos Rojos. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas sobre los procesos que dieron forma al Universo primordial.
¿Cómo detectan los astrónomos los agujeros negros distantes?
Los astrónomos utilizan principalmente la espectroscopía para identificar agujeros negros. Esta técnica analiza la luz emitida por los objetos celestes descomponiéndola en diferentes colores o longitudes de onda. Cada elemento químico o condición física produce una firma única en el espectro luminoso.
Para los agujeros negros, los investigadores buscan signos de gas moviéndose a velocidades extremas. Cuando la materia cae hacia un agujero negro, se acelera y emite luz. La luz proveniente de gas alejándose de nosotros se desplaza hacia el rojo, mientras que la que se acerca se desplaza hacia el azul, un fenómeno conocido como efecto Doppler.
Esta firma espectral es rara y distintiva, ya que pocos otros fenómenos astrofísicos pueden producirla. Al comparar estos datos con modelos teóricos, los científicos pueden confirmar la presencia de un agujero negro y estimar su masa y actividad.
El telescopio espacial James Webb, con sus instrumentos avanzados, mejora considerablemente esta capacidad al observar longitudes de onda infrarrojas, ideales para estudiar objetos muy distantes y antiguos del Universo.
¿Qué es un 'Pequeño Punto Rojo' en astronomía?
Los 'Pequeños Puntos Rojos' son una clase recientemente descubierta de galaxias que existieron en los primeros 1.500 millones de años del Universo. Se caracterizan por su pequeño tamaño, su color rojo intenso y su luminosidad sorprendente, lo que las distingue de las galaxias más típicas observadas anteriormente.
A diferencia de las galaxias normales, donde la luminosidad proviene principalmente de las estrellas, la de los Pequeños Puntos Rojos suele atribuirse a la actividad de agujeros negros supermasivos en su centro. Estos agujeros negros, al acretar materia, calientan y ionizan el gas circundante, produciendo una luz muy brillante.
El color rojo de estas galaxias puede explicarse por la presencia de nubes de gas densas y polvorientas alrededor del agujero negro. Estas nubes absorben y redistribuyen la luz, haciéndola aparecer más roja. Esto contrasta con las galaxias azules, que generalmente son ricas en estrellas jóvenes y calientes.
El estudio de los Pequeños Puntos Rojos ayuda a los astrónomos a comprender cómo se formaron y evolucionaron las primeras estructuras del Universo. Podrían representar una fase importante en el desarrollo de las galaxias y los agujeros negros supermasivos.
Fuente: The Astrophysical Journal Letters