Descubren el agujero negro más lejano en rayos X

Batiendo un récord, unos astrónomos han descubierto el agujero negro más distante rastreable en rayos X. El agujero negro es observable tal como era hace unos 13.200 millones de años, cuando solo habían transcurrido 470 millones de años desde la creación del universo.

La investigación la ha realizado el equipo de Ákos Bogdán, del Centro para la Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, gestionado conjuntamente por la Universidad Harvard y el Instituto Smithsoniano, en Estados Unidos todas estas instituciones.

El hallazgo ha sido posible gracias a observaciones realizadas con el observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA y el telescopio espacial James Webb de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Para las observaciones ha resultado esencial poder aprovechar el fenómeno conocido como “lente gravitacional”, que opera como una lente natural. Una lente gravitacional ocurre, por ejemplo, cuando una galaxia o un cúmulo de galaxias en primer plano (desde la perspectiva visual de nuestro mundo) curva la luz de un objeto más lejano y la amplía. Lidiando con la distorsión, es posible sacar provecho de la ampliación. De este modo, se avistan objetos astronómicos que no podrían captarse de otra manera.

Combinando datos recolectados con esas observaciones, el equipo de Bogdán ha conseguido captar la “firma” delatadora de la presencia del mencionado agujero negro.

El agujero negro está ubicado en la galaxia UHZ1, en dirección al cúmulo de galaxias Abell 2744, situado a 3.500 millones de años-luz de la Tierra. Sin embargo, la galaxia está detrás del cúmulo, y mucho más alejada, a unos 13.200 millones de años-luz.

Ubicación del agujero negro descubierto. No se encuentra dentro del cúmulo de galaxias que domina esta imagen, sino muy por detrás. La imagen ampliada de la izquierda muestra, en colores falsos, el entorno inmediato que envuelve al agujero negro, a partir de observaciones en rayos X realizadas por el telescopio espacial Chandra. A la derecha, también en colores falsos, la galaxia que alberga al agujero negro, vista a partir de observaciones en infrarrojo por el telescopio espacial Webb. (Imágenes: en rayos X: NASA / CXC / SAO / Ákos Bogdán. En infrarrojo: NASA / ESA / CSA / STScI. Procesamiento de las imágenes: NASA / CXC / SAO / L. Frattare / K. Arcand)

El agujero negro se encuentra en una fase temprana de crecimiento nunca antes observada, en la que su masa es similar a la de su galaxia anfitriona. Este hallazgo podría explicar cómo se formaron algunos de los primeros agujeros negros supermasivos del universo. En los últimos tiempos, se ha venido debatiendo si tales agujeros se formaron a partir de los núcleos de estrellas muertas tras una explosión de supernova, naciendo con una masa típica de entre 10 y 100 veces la del Sol, o si, por el contrario, se crearon directamente a partir del colapso de nubes masivas de gas, naciendo con una masa de entre 10.000 y 100.000 veces la del Sol. En el caso del agujero negro de UHZ1, la segunda explicación parece la más creíble.

El equipo de Bogdán ha encontrado pruebas fehacientes de que el agujero negro nació con una masa enorme. Se estima que su masa se sitúa entre 10 y 100 millones de veces la del Sol, basándose en el brillo y la energía de los rayos X. Este rango de masas es similar al del conjunto de todas las estrellas de la galaxia en la que reside, lo que contrasta fuertemente con los agujeros negros de los centros de las galaxias del universo cercano, que suelen contener solo una décima parte de la masa del conjunto de las estrellas de su galaxia anfitriona.

La gran masa del agujero negro de UHZ1 a una edad temprana, más la cantidad de rayos X que produce y el brillo de la galaxia detectado por el Webb, concuerdan con las predicciones teóricas realizadas en 2017 por Priyamvada Natarajan de la Universidad Yale en estados Unidos y coautora del estudio, acerca de un tipo de agujero negro hipotéticamente creado a partir del colapso de una inmensa nube de gas. (Fuente: NCYT de Amazings)