Científicos de Cambridge descubren un agujero negro que desafía las leyes de la física
Hay descubrimientos científicos que responden preguntas. Otros que explican lo cotidiano y luego están los que hacen algo mucho más incómodo: destruir respuestas que parecían razonables. Eso es exactamente lo que acaba de ocurrir con un agujero negro observado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Debido a la distancia a la que se encuentra, el objeto es visible tal como era cuando el cosmos era un adolescente de apenas 700 millones de años, menos del 5 % de su edad actual.
Pero lo interesante no es que viajemos al pasado a través de un agujero negro, sino que este objeto parece desafiar una de las ideas más aceptadas de la astrofísica moderna: que las galaxias aparecen primero y los agujeros negros gigantes crecen después. El protagonista de esta historia recibe el poco poético nombre de Abell2744-QSO1. Forma parte de una categoría de objetos descubierta recientemente por el James Webb conocida como Little Red Dots (“pequeños puntos rojos”), diminutas galaxias extremadamente lejanas cuyo brillo rojizo procede de la enorme expansión del universo. Los resultados de este análisis se han publicado en dos estudios diferentes: uno en Nature y otro en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
A primera vista la galaxia no parecía especialmente extraordinaria. Su tamaño ronda apenas los 1.300 años luz de diámetro, una escala diminuta comparada con la Vía Láctea, que supera los 100.000 años luz. Pero cuando los astrónomos comenzaron a medir lo que ocurría en su interior apareció el problema. En el centro de esa pequeña galaxia se esconde un agujero negro de aproximadamente 50 millones de masas solares. La cifra por sí sola ya resulta sorprendente. Pero vamos por pasos.
El agujero negro en el centro de nuestra galaxia tiene unas 4 millones de masas solares. Lo que significa que el objeto descubierto por el JWST es aproximadamente doce veces más masivo que el agujero negro de nuestra galaxia. Sin embargo, tampoco es el mayor conocido. Por su parte, el agujero negro de la galaxia Messier 87 tiene unos 6.500 millones de masas solares. Y algunos de los mayores monstruos conocidos superan los 20.000 o incluso 40.000 millones de masas solares.
Así, el agujero negro descubierto por el telescopio espacial James Webb no es el más grande, pero sí el más lejano (en tiempo al menos) y eso lo hace único: este objeto es como un niño de cinco años que mide 1,80 metros. No es la persona más alta del mundo, pero alcanzó la altura promedio cuando el resto de los humanos apenas están comenzando a crecer. Para entender la importancia de este “crecimiento anticipado”, conviene recordar cómo creemos que nacen estos monstruos cósmicos.
La historia clásica comienza con estrellas masivas que colapsan al final de sus vidas. Esos primeros agujeros negros, con unas pocas decenas de masas solares, crecerían lentamente devorando gas y fusionándose con otros agujeros negros. Paralelamente, las galaxias también crecerían mediante colisiones y fusiones. Después de miles de millones de años surgirían los gigantes que observamos hoy en los centros galácticos. El problema es el reloj.
Setecientos millones de años después del Big Bang parece haber pasado muy poco tiempo para construir un agujero negro tan grande mediante los mecanismos tradicionales. Los astrónomos llevan años encontrando agujeros negros sorprendentemente masivos en el universo temprano, pero este caso resulta especialmente desconcertante porque ahora han podido medir su masa de forma directa.
Y la medición reveló algo todavía más extraño, de acuerdo con el estudio publicado en Nature. El agujero negro representa una fracción enorme de toda la masa de la galaxia anfitriona. En el universo actual existe una relación bastante estable entre el tamaño de una galaxia y el tamaño de su agujero negro centra, una suerte de “proporción áurea” observada en miles de sistemas. Y Abell2744-QSO1 rompe completamente esa regla.
Según los autores, liderados por Ignas Juodžbalis de la Universidad de Cambridge, el agujero negro es aproximadamente diez veces más masivo de lo que cabría esperar incluso comparándolo con los casos más extremos detectados hasta ahora por el James Webb. Es como encontrar una semilla más grande que el árbol.
Por su parte, Roberto Maiolino, líder del segundo estudio, describió el hallazgo como “un cambio de paradigma” que obliga a revisar los escenarios clásicos de formación y crecimiento de agujeros negros. La expresión puede sonar exagerada, pero refleja un problema real: ¿cómo consiguió crecer tan deprisa?
Una posibilidad es que no naciera a partir de estrellas normales. Algunos modelos proponen la existencia de agujeros negros de “colapso directo”: enormes nubes de gas primordial que habrían colapsado casi de golpe formando semillas gigantescas desde el principio. Eso permitiría saltarse gran parte del lento proceso de crecimiento que exigen los modelos tradicionales.
Otra posibilidad es que los agujeros negros del universo temprano fueran capaces de alimentarse mucho más rápido de lo que hoy consideramos normal, superando durante largos periodos los límites teóricos de acreción que suelen utilizar los modelos cosmológicos. Por lo tanto, no se trata únicamente de un agujero negro extraño, sino de una ventana hacia una época del cosmos que apenas empezamos a observar con detalle gracias al JWST.
Durante décadas, los astrónomos construyeron teorías sobre el universo temprano a partir de señales extremadamente débiles y lejanas. Ahora el JWST está mostrando objetos que nadie esperaba encontrar tan pronto después del Big Bang. Algunos parecen demasiado brillantes. Otros demasiado grandes y otros demasiado maduros para su edad cósmica. Y las anomalías son interesantes para la ciencia, pero peligrosas para las teorías establecidas.
