Recreación artística de GNz7q
Ciencia
Descubren el «eslabón perdido» del universo antiguo
El precursor de un agujero negro supermasivo increíblemente brillante fue visto escondido en los datos antiguos del Hubble
Los agujeros negros son un hallazgo relativamente nuevo para los astrónomos. Einstein los predijo por primera vez cuando publicó su teoría de la relatividad general en 1916, pero estas «estrellas congeladas» no se denominarían como actualmente hasta 1967. Los astrónomos tardarían cinco años en descubrir el primer agujero negro y casi medio siglo en lograr la primera imagen de ellos.
Así no es de extrañar que estos monstruos del universo sigan siendo un misterio. Uno de los enigmas que todavía pervive es cómo los agujeros negros supermasivos crecieron tan rápidamente en el universo primitivo. Con una masa de millones de veces la de Sol, estos titanes residen en la mayoría de las galaxias. Y, dado que hay un límite en cuanto a la cantidad de material que pueden consumir, les debería tomar mucho tiempo alcanzar proporciones tan épicas.
Se han descubierto agujeros negros supermasivos menos de mil millones de años después del Big Bang, dejando perplejos a los expertos. Ahora, un nuevo objeto escondido en una de las áreas mejor estudiadas puede contener el eslabón perdido de la evolución de los agujeros negros.
Revisando los datos de archivo del Hubble, un equipo de astrónomos descubrió GNZ7q, un agujero negro que existió solo unos 750 millones de años después del Big Bang. Este se asienta en el núcleo de una galaxia con brote estelar, según explican los autores del estudio, que se acaba de publicar en la revista Nature.
«Nuestro análisis sugiere que GNz7q es el primer ejemplo de un agujero negro de rápido crecimiento en el núcleo polvoriento de una galaxia con estallido estelar en una época cercana al primer agujero negro supermasivo conocido en el universo», explicó Seiji Fujimoto, astrónomo del Instituto Niels Bohr de Copenhague y autor principal del artículo de Nature que describe este descubrimiento. «Las propiedades del objeto en todo el espectro electromagnético están en excelente acuerdo con las predicciones de las simulaciones teóricas».
Las teorías actuales apuntan a que los agujeros negros supermasivos comienzan su vida en los núcleos envueltos en polvo de las galaxias con «estallido estelar» formadoras de estrellas antes de expulsar el gas y el polvo circundantes y emerger como cuásares –galaxias recién nacidas en cuyo centro se encuentra un agujero negro supermasivo– extremadamente luminosos. Si bien son extremadamente raros, tanto estas polvorientas galaxias con estallido estelar como los cuásares luminosos se han detectado en el universo primitivo.
El equipo cree que GNz7q podría ser el eslabón perdido entre estas dos clases de objetos. GNz7q tiene exactamente los dos aspectos de la galaxia con estallido estelar polvoriento y el cuásar, donde la luz del cuásar muestra el color enrojecido del polvo. Además, GNz7q carece de varias características que generalmente se observan en los cuásares típicos muy luminosos, lo que probablemente se explica porque el agujero negro central en GN7q todavía está en una etapa joven y fase menos masiva. Estas propiedades coinciden perfectamente con el cuásar joven en fase de transición que se ha predicho en las simulaciones, pero que nunca se había identificado en un universo con un corrimiento al rojo similar al de los cuásares muy luminosos descritos hasta ahora.
Encontrar GNz7q escondido a simple vista solo fue posible gracias a los conjuntos de datos de longitud de onda múltiple con detalles únicos disponibles para GOODS-North. Sin esta riqueza de datos, GNz7q habría sido fácil de pasar por alto, ya que carece de las características distintivas que generalmente se usan para identificar los cuásares en el universo primitivo. El equipo ahora espera buscar sistemáticamente objetos similares utilizando estudios dedicados de alta resolución y aprovechar los instrumentos espectroscópicos del telescopio espacial James Webb de la NASA para estudiar objetos como GNz7q con un detalle sin precedentes.
«La caracterización completa de estos objetos y el sondeo de su evolución y la física subyacente con mucho más detalle será posible con el Telescopio Espacial James Webb», concluyó Fujimoto. «Una vez que esté en funcionamiento regular, Webb tendrá el poder de determinar de manera decisiva qué tan comunes son realmente estos agujeros negros de rápido crecimiento».