Un equipo internacional de astrónomos que utiliza datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA y otros observatorios espaciales y terrestres, ha descubierto un objeto único en el Universo que podría ser un vínculo crucial entre las galaxias jóvenes en formación estelar y los primeros agujeros negros supermasivos.
Según una nota de prensa, el objeto es el primero de su tipo en ser descubierto cuando el Universo tenía solo 750 millones de años. Hasta el momento, había estado oculto en una de las áreas mejor estudiadas del cielo, denominada Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North). La investigación, liderada por el astrónomo Seiji Fujimoto, de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, ha sido publicada recientemente en la revista Nature.
Un agujero negro en gestación, en pleno útero cósmico
El objeto descubierto, denominado GNz7q, presenta una mezcla de radiación que no puede atribuirse únicamente a la formación de estrellas. De acuerdo a los especialistas, esto indica que se trata de un agujero negro en crecimiento, envuelto en polvo cósmico. Luego de un tiempo, este agujero negro “bebé” emergerá de su polvoriento capullo bajo la forma de un intenso y brillante cuásar, un verdadero “faro de luz” en el corazón de una galaxia primitiva.
¿Cómo lograron determinar los científicos que GNz7q es un agujero negro en formación? Hubble encontró una fuente compacta de luz ultravioleta (UV) e infrarroja. Estas emisiones no podrían ser causadas por las galaxias circundantes, pero en cambio sí son consistentes con la radiación esperada de los materiales que caen sobre un agujero negro.
Aunque muchas teorías y simulaciones por ordenador predicen la existencia de los agujeros negros de rápido crecimiento en las polvorientas galaxias de formación estelar, en los albores del Universo, hasta hoy estas estructuras no se habían observado directamente. Ahora, el Hubble ha proporcionado un objetivo concreto para que el telescopio espacial James Webb de la NASA utilice sus instrumentos espectroscópicos para estudiar objetos como GNz7q, con un nivel de detalle sin precedentes.
El agujero negro en formación GNz7q se observa aquí como el punto rojo en el centro de la imagen. / NASA, ESA, GARTH ILLINGWORTH (UC SANTA CRUZ), PASCAL OESCH (UC SANTA CRUZ, YALE), RYCHARD BOUWENS (LEI), I. LABBE (LEI), COSMIC DAWN CENTER/NIELS BOHR INSTITUTE/UNIVERSIDAD DE COPENHAGUE, DINAMARCA.
Un ejemplo único
Según los investigadores, el análisis realizado sugiere que GNz7q es el primer ejemplo de un agujero negro en formación en el núcleo polvoriento de una galaxia con estallido estelar, en una época cercana a la aparición del primer agujero negro supermasivo conocido en el Universo. Así lo indicarían las propiedades del objeto en todo el espectro electromagnético, de acuerdo a los científicos.
Los especialistas agregaron que la galaxia anfitriona del agujero negro está formando estrellas a un ritmo de 1.600 masas solares por año. En tanto, GNz7q se muestra brillante en longitudes de onda ultravioleta pero muy débil en longitudes de onda de rayos X. Todas estas condiciones se predicen en las teorías que explican cómo los agujeros negros en formación, dentro de galaxias primitivas que producen estrellas, evolucionan en cuásares. Se cree que los cuásares están alimentados a lo largo del tiempo por la acreción de materia de agujeros negros supermasivos en el núcleo de galaxias lejanas.
En consecuencia, GNz7q proporciona una nueva vía para comprender el rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos en los primeros días del Universo. Al mismo tiempo, el descubrimiento aporta un ejemplo de los precursores de los agujeros negros supermasivos, que los astrónomos han observado en épocas posteriores del cosmos.
Referencia
A dusty compact object bridging galaxies and quasars at cosmic dawn. Fujimoto, S., Brammer, G.B., Watson, D. et al. Nature (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-022-04454-1
