Existe una galaxia que alberga el antiguo agujero negro, CEERS 1019, que se formó bastante temprano en la historia del universo, solo 570 millones de años después del Big Bang.
El agujero negro supermasivo activo en el centro de CEERS 1019 es inusual no solo por su edad y distancia, sino también porque pesa solo 9 millones de masas solares, lo que significa que es 9 millones de veces más pesado que nuestro Sol. Por lo general, la mayoría de los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo pesan más de 1000 millones de masas solares, lo que los hace más brillantes y fáciles de detectar.
El tamaño relativamente pequeño del agujero negro en el centro de CEERS 1019 es algo así como un rompecabezas. Según un comunicado del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, que administra las operaciones científicas de Telescopio Espacial James Webb (JWST), “todavía es difícil explicar cómo se formó tan pronto después de que comenzó el universo”.
Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros más pequeños deben haberse formado en los primeros días del universo, pero estas observaciones son las primeras en verlos con tanto detalle.
“Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que debe haber agujeros negros de menor masa en el universo primitivo. Webb es el primer observatorio que puede capturarlos con tanta claridad. Ahora pensamos que los agujeros negros de menor masa podrían estar por todas partes, esperando ser descubiertos”, aseguró el astrónomo Dale Kocevski de Colby College en Waterville, quien dirigió uno de los tres nuevos estudios que usó JWST para observar el universo distante.
De acuerdo con el artículo original publicado en el portal The Astrophysical Journal Lettters, el descubrimiento ocurrió porque el equipo responsable encontró una galaxia que brillaba anormalmente en el espacio. La llamaron CEERS 1019. Cuando iniciaron su análisis con el instrumento infrarrojo del JWST, identificaron gas a altas temperaturas y estrellas recién nacidas.
Estas lecturas son formas indirectas típicas que confirman un agujero negro supermasivo en el espacio. Los datos también coinciden con otras lecturas de singularidades confirmadas más cercanas. El agujero negro ya estaba consumiendo la materia de su galaxia a solo 500 millones de años de haberse expandido el universo, según el modelo de la teoría del Big Bang.
El agujero negro en CEERS 1019 se descubrió utilizando datos recopilados por el JWST como parte de la investigación Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), un programa de investigación diseñado para probar y validar métodos para mirar hacia atrás en la historia del universo en una región del espacio entre las constelaciones de Ursa Major y Bootes. Los datos recopilados para la encuesta ya tienen a los astrónomos emocionados.
“Hasta ahora, la investigación sobre los objetos en el universo primitivo era en gran parte teórica. Con Webb, no solo podemos ver agujeros negros y galaxias a distancias extremas, ahora podemos comenzar a medirlos con precisión. Ese es el tremendo poder de este telescopio”, precisó Steven Finkelstein, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, quien dirige la investigación CEERS y es coautor de uno de los estudios de CEERS 1019.
JWST pudo recopilar una gran cantidad de datos espectrales en CEERS 1019, las firmas electromagnéticas que revelan la composición química, la masa y otras propiedades de la galaxia. Los datos revelan que la galaxia está produciendo activamente nuevas estrellas, posiblemente como resultado de una fusión con otra galaxia que alimenta la actividad en el agujero negro central de CEERS 1019.
Además de detectar el agujero negro en el centro de CEERS 1019, el estudio también encontró otros dos agujeros negros supermasivos “ligeros” con masas más pequeñas que las que se ven típicamente en los agujeros negros a esa distancia. Estos dos agujeros negros, en el centro de las galaxias CEERS 2782 y CEERS 746, se formaron 1100 millones de años y 1000 millones de años después del Big Bang, respectivamente. Cada uno pesa alrededor de 10 millones de masas solares.
A modo de comparación: el agujero negro en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, conocido como Sagitario A* , es aproximadamente 4,3 millones de veces más masivo que el sol. Pero eso es bastante ligero para un agujero negro supermasivo moderno. El gigante en el centro de la galaxia M87 , por ejemplo, alberga alrededor de 6.500 millones de masas solares.
Se han descubierto 11 galaxias en total utilizando los datos de la encuesta CEERS de JWST, galaxias que se cree que se formaron entre 470 y 675 millones de años después del Big Bang. Los datos producidos por el estudio de estas galaxias podrían revolucionar la comprensión de los astrónomos sobre cómo se formaron y evolucionaron las estrellas y las galaxias a lo largo de la historia cósmica, dijeron los investigadores.
“Estoy abrumado por la cantidad de espectros altamente detallados de galaxias remotas que devolvió Webb. Estos datos son absolutamente increíbles “, dijo Pablo Arrabal Haro de NOIRLab, autor principal de uno de los estudios que utilizan la encuesta CEERS.
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