Cuando un grupo de astrónomos se propuso hace dos años cartografiar partes del cosmos antiguo, esperaban encontrar galaxias que contuvieran dos agujeros negros. El universo les deparó una sorpresa aún mayor: encontraron una galaxia con tres.
Es la primera vez que los científicos encuentran evidencia de una galaxia joven que alberga un trío de agujeros negros supermasivos activos, según un artículo publicado el miércoles en la revista Astronomy & Astrophysics. Dos de ellos están tan cerca el uno del otro que parecen estar a punto de fusionarse.
Prácticamente todas las galaxias masivas estudiadas por los astrónomos tienen agujeros negros en sus centros, afirmó Hannah Ubler, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y autora principal del estudio. Se han observado algunos pares y tríos en galaxias cercanas, pero nunca un triplete tan lejos de la Tierra. Su distancia, de más de 12.500 millones de años luz, los sitúa aproximadamente a mil millones de años del Big Bang.
La imagen de dos agujeros negros antes de fusionarse demuestra que estos han estado creciendo, consumiendo estrellas y gases, y dando forma a las galaxias desde el origen del universo. «Siempre se ha asumido que estos agujeros negros comenzaron a crecer en el universo primitivo», afirmó el Dr. Ubler. «Ahora los estamos viendo en acción».
Este descubrimiento no fue posible hasta hace unos cuatro años, cuando el potente telescopio espacial James Webb comenzó a capturar imágenes de la luz cósmica que ha estado viajando desde los confines del universo durante más de 13.000 millones de años.
Su predecesor, el Telescopio Espacial Hubble, no tenía la sensibilidad del Webb ni su capacidad para analizar señales luminosas, afirmó Steven Finkelstein, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin que no participó en la investigación. Con la resolución del Hubble, esta galaxia ocuparía apenas unos pocos píxeles en una imagen, demasiado pequeña para distinguir los contornos de sus tres agujeros negros.
Para identificar al trío, los investigadores utilizaron lo que el Dr. Finkelstein denominó "un modo realmente genial" del potente espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb , capaz de separar las longitudes de onda individuales de la luz que incide sobre el instrumento. Así fue como pudieron visualizar amplias líneas de hidrógeno moviéndose a miles de kilómetros por segundo. "Lo único que conocemos en el universo" que puede hacer que los gases se comporten de esa manera es la atracción de un agujero negro supermasivo que aún está creciendo, afirmó.
El equipo de investigación pudo medir las distancias entre los tres cuerpos celestes y determinar que dos de ellos están tan cerca que sus fuerzas gravitacionales deben estar atrayéndolos entre sí. En cuanto al tercero, es posible que se una a la fusión en el futuro, o tal vez fue expulsado como resultado de una fusión anterior, explicó Julie Comerford, profesora de astrofísica de la Universidad de Colorado Boulder, quien no participó en el estudio.
Según el Dr. Finkelstein, la forma en que los agujeros negros alcanzan tales dimensiones es «una de las preguntas más importantes de la astrofísica». Los científicos comprenden cómo se forman los agujeros negros más pequeños: cuando una estrella muere, puede explotar y luego colapsar, creando un agujero negro con una masa varias veces mayor que la del Sol. Sin embargo, estos son diminutos en comparación con los agujeros negros supermasivos, como el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que equivalen a millones o miles de millones de masas solares.
El más pequeño de los agujeros negros descubiertos por el equipo del Dr. Ubler tiene una masa equivalente a 600 mil soles, mientras que el más grande alcanza los 80 millones. El telescopio Webb está descubriendo muchos otros, muchísimos más de los que los expertos esperaban encontrar en el universo primitivo.
Existen varias teorías sobre "cómo estos objetos extremadamente grandes y pesados pudieron haberse formado en tan poco tiempo", dijo Giovanni Mazzolari, investigador postdoctoral en el Instituto Max Planck y coautor del estudio.
Quizás algunos nacen extremadamente pesados. Tal vez consumen materia a velocidades asombrosas, creciendo a medida que se alimentan de los gases y las estrellas que los rodean. Y tal vez, como sugieren los nuevos hallazgos, sea bastante común que dos agujeros negros gigantes giren uno alrededor del otro, colisionen y se fusionen en uno solo.
Según los cálculos del Dr. Ubler, eso es muy probable que ocurra aquí dentro de unos 700 millones de años.
