James Webb observa un voraz agujero negro, mucho más allá de lo que predice la teoría
Se conocen muchos agujeros negros voraces, pero LID-568, observado recientemente por el telescopio James Webb, parece superarlos a todos. La velocidad a la que devora materia es 40 veces superior a los límites teóricos.
¿Cuándo se formaron los primeros agujeros negros? ¿Se formaron todos de la misma manera? ¿Cómo evolucionaron con el tiempo? La lista de preguntas que los astrónomos intentan responder es larga. Para encontrarlas se requiere un esfuerzo conjunto entre las observaciones y la teoría.
Las observaciones dan a los teóricos indicaciones sobre lo que sus modelos deben ser capaces de reproducir; los modelos generan propiedades que requieren confirmación observacional para comprobar su exactitud. En materia de agujeros negros, existen varios programas cuyo objetivo es la búsqueda de los primeros agujeros negros, es decir, los primeros que se formaron después del Big Bang.
Dónde buscar los primeros agujeros negros
La búsqueda de los primeros agujeros negros se realiza en el interior de las primeras galaxias formadas tras el Big Bang. Recordando que el agujero negro es la etapa final de la evolución de una estrella masiva, las estrellas progenitoras de los primeros agujeros negros se buscan en el interior de las primeras galaxias. Sin embargo, no es una búsqueda fácil. Las primeras galaxias que se formaron tras el Big Bang son las más alejadas de la Tierra, debido a la expansión del universo.
Esto significa que son extremadamente débiles, por lo que se requieren los telescopios más grandes para encontrarlos y estudiarlos. Pero no solo eso. Al ser los más lejanos, también son los que se alejan de la Tierra más rápido. Por lo tanto, su luz está fuertemente desplazada hacia el rojo, debido al efecto Doppler asociado a su alejamiento.
Para encontrar y estudiar estas galaxias no sólo se necesitan telescopios muy potentes, sino también telescopios muy sensibles a la luz infrarroja. Quién mejor que el telescopio James Webb para combinar ambas propiedades. Es el telescopio infrarrojo más potente en funcionamiento en la actualidad.
Lo que James Webb encontró
El telescopio espacial ha conseguido encontrar una galaxia enana muy lejana en el universo primitivo. Se trata de una galaxia que se formó unos 1.500 millones de años después del Big Bang, es decir, cuando el universo tenía tan solo un 10 % de su edad actual. En el interior de esta galaxia se observó un agujero negro supermasivo, por tanto uno de los más interesantes para entender la formación de los primeros agujeros negros y su evolución.
Este agujero negro se llama LID-568 y tiene una característica única, devora materia a una velocidad 40 veces más rápida de lo previsto teóricamente.
El disco de acreción es el único componente visible del agujero negro. De hecho, la estrella de neutrones (el verdadero agujero negro) permanece siempre invisible. Sin embargo, el disco, debido a su altísima luminosidad, es visible en todo el espectro electromagnético hasta la banda de rayos X.
El agujero negro LID-568 ya había sido detectado por el satélite Chandra, un satélite de observación de rayos X, dentro del programa COSMOS legacy Survey del Observatorio de rayos X Chandra. Sin embargo, su verdadera naturaleza como agujero negro no había sido comprendida. Fue James Webb, gracias a su altísima sensibilidad a los rayos infrarrojos, quien detectó la emisión infrarroja muy débil del disco de acreción (este último mucho más brillante en la banda de rayos X), lo que llevó a los astrónomos a descubrir que se trataba de un agujero negro.
¿Por qué es un descubrimiento importante?
El estudio de este agujero negro recién descubierto ayudará a comprender cuál es más creíble entre los dos posibles escenarios propuestos para la formación de agujeros negros supermasivos.
Según un primer escenario, los agujeros negros del universo joven se formarían a partir de la explosión de supernovas de las primeras estrellas formadas en el universo. Según otro escenario, estos se formarían a partir del colapso de nubes moleculares primordiales.
En ambos casos, no hay suficientes confirmaciones observacionales. Según el astrónomo Hyewon Suh, que dirigió el equipo de investigación de este agujero negro, las características de LID-568 muestran que, sea cual sea el escenario, el crecimiento del agujero negro se produjo casi de golpe, con un único e inmenso episodio de acreción.
Referencia de la noticia:
"A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST", Hyewon suh et al. 2024, Nature astronomy