Tras el Big Bang: detectaron la fusión de dos agujeros negros que sucedió hace 740 millones de años

El universo, según estimaciones, tiene alrededor de 13.8 mil millones de años. La mayoría de las galaxias existentes se formaron en la etapa temprana, luego del Big Bang, y en su centro se suelen encontrar agujeros negros supermasivos que atraen a toda la materia que se encuentra a su alcance.

Todavía no se entienden sus procesos de crecimiento, ya que las evidencias indican que para llegar a tener su tamaño actual se deberían haber dado más rápidamente que lo que se considera posible. Para los astrónomos, el conocer la historia de evolución de estos cuerpos con grandes fuerzas gravitatorias es esencial porque son un factor influyente en la formación de las galaxias.

Gracias a los datos aportados por el telescopio espacial James Webb (JWST), un equipo de científicos logró detectar rastros que confirmarían una fusión de galaxias, junto con sus agujeros negros, que comenzó tan solo 740 millones de años después de la creación del universo. Los resultados fueron publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Esto marca la detección más distante de una fusión de agujeros negros jamás obtenida y la primera vez que este fenómeno se detecta tan temprano en el Universo”, expresaron desde la European Space Agency (ESA) en un comunicado de prensa. Los agujeros negros del sistema que fue denominado como ZS7 se encuentran orbitando entre sí en lo que se denomina un agujero negro binario, y se estima que colisionarán en un futuro cercano.

Esto aporta una nueva pieza de información necesaria para comprender la manera en la que estos gigantescos agujeros negros lograron aumentar su tamaño hasta llegar a tener masas que son 66 billones de veces la del Sol, como la del agujero negro más grande que se conoce hasta la fecha, TON 618. Asimismo, este hallazgo abre las puertas a la teoría de que podrían haberse formado a partir de fusiones en las épocas tempranas del universo.

“Nuestros hallazgos sugieren que la fusión es una ruta importante a través de la cual los agujeros negros pueden crecer rápidamente, incluso en el amanecer cósmico. Junto con otros hallazgos de Webb sobre agujeros negros masivos activos en el Universo distante, nuestros resultados también muestran que los agujeros negros masivos han estado dando forma a la evolución de las galaxias desde el principio”, explicó la autora principal del estudio, Hannah Übler de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.

El JWST tiene la capacidad de captar la información proveniente de objetos espaciales a través de la luz que emiten en un proceso que se denomina espectroscopia. Dentro del telescopio, esa luz es descompuesta en sus diferentes longitudes de onda y forma un espectro que luego es enfocado en un detector. “La luz de cada elemento químico tiene un espectro único, como una huella digital”, expresan desde la ESA. Los agujeros negros que se encuentran consumiendo materia normalmente están rodeados de gases ionizados que son iluminados por la radiación que desprenden los mismos al crecer. Esto genera una firma específica que es detectada por el JWST.

De esta manera, el grupo de científicos logró descubrir a uno de los agujeros negros pertenecientes a ZS7. Estiman que tiene una masa 50 millones de veces mayor a la del Sol, y que su compañero debe compartir características similares, pero no lograron medirlo con precisión debido al gas cósmico que lo rodea. “Gracias a la nitidez sin precedentes de sus capacidades de obtención de imágenes, Webb también permitió a nuestro equipo separar espacialmente los dos agujeros negros”, comentó Übler.

Cuando dos agujeros negros se fusionan generan ondas gravitatorias que se expanden a lo largo y ancho de todo el universo. Esto sucederá en el sistema ZS7, y podrá ser detectado por proyectos que pondrán en funcionamiento a observatorios de ondas gravitacionales, como la Antena Espacial con Interferómetro Láser (LISA) que comenzará a estudiar estas ondas cuando sea lanzado a mitades de la década de 2030. “Será el primer observatorio espacial dedicado a estudiar las ondas gravitatorias”, manifestaron desde la ESA.

Representará un importante paso en la astrofísica, ya que se estima que eventos como este, de menor magnitud, podrían ser más frecuentes de lo que se cree, según la científica principal del proyecto LISA, Nora Luetzgendorf. La velocidad y regularidad con la que ocurren estos eventos será estudiada por el equipo de científicos con el fin de determinar con mayor precisión la interacción que tuvieron con sus galaxias en los primeros mil millones de años de formación del universo y, de esta manera, continuar expandiendo el conocimiento sobre la historia de formación del espacio exterior.