El Hubble encuentra más agujeros negros de los esperados en el universo antiguo

Los objetos más misteriosos y fascinantes del universo. Estos colosos, con masas millones de veces mayores que la del Sol, se encuentran en el corazón de muchas galaxias, incluida nuestra Vía Láctea. A pesar de su ubicuidad en el universo actual, su origen y crecimiento en las primeras etapas del cosmos ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Sin embargo, recientes descubrimientos, impulsados por telescopios avanzados como el Hubble y el James Webb (JWST), están comenzando a arrojar luz sobre cómo estos titanes cósmicos se formaron y evolucionaron poco después del Big Bang.

El Telescopio Espacial Hubble, en una reciente campaña de observación, ha revelado algo sorprendente: en el universo temprano hubo más agujeros negros supermasivos de los que se pensaba. Estos descubrimientos, que han sido posibles gracias a observaciones profundas en el infrarrojo, sugieren que los SMBH estaban ya presentes en abundancia cuando el universo tenía menos de mil millones de años.

Este hallazgo se logró mediante un enfoque novedoso: la detección de variabilidad fotométrica. A medida que los agujeros negros supermasivos acumulan materia, producen ráfagas de radiación que pueden detectarse como cambios en el brillo de las galaxias que los albergan. Este método ha permitido identificar varios candidatos a agujeros negros en galaxias del universo temprano, situadas a más de 13 mil millones de años luz de la Tierra.

El estudio, publicado por el equipo de Matthew J. Hayes y colaboradores, se basa en un análisis exhaustivo del campo ultra-profundo del Hubble (HUDF, por sus siglas en inglés), una de las zonas más estudiadas del cielo. Las imágenes iniciales del HUDF fueron tomadas hace más de una década, y al compararlas con observaciones recientes, los científicos pudieron identificar pequeños cambios en el brillo de algunas galaxias. Estos cambios son indicativos de la presencia de agujeros negros activos, es decir, aquellos que están consumiendo material y generando radiación en el proceso.

Este enfoque complementa los métodos tradicionales de detección de SMBH, como la observación de la emisión de rayos X o la detección de líneas espectrales de alta ionización, y permite identificar agujeros negros que podrían haber pasado desapercibidos . El equipo de Hayes encontró ocho objetos variables en total, de los cuales tres podrían ser agujeros negros supermasivos en etapas muy tempranas del universo.

Uno de los resultados más impactantes del estudio es la abundancia de agujeros negros supermasivos en el universo temprano. Tradicionalmente, se pensaba que estos objetos eran relativamente raros en las primeras etapas del cosmos. Sin embargo, el equipo de Hayes estimó que la densidad de estos SMBH en el universo es muy superior a la estimada originalmente. Esta densidad es comparable a la de los agujeros negros supermasivos en el universo local, lo que plantea importantes preguntas sobre cómo estos objetos pudieron crecer tan rápidamente en un periodo de tiempo tan corto.

Los teóricos han propuesto varias formas en las que los SMBH podrían haberse formado en el universo temprano. Una de las teorías más discutidas sugiere que algunos de estos agujeros negros podrían haber comenzado como "semillas" masivas, formadas por el colapso directo de enormes nubes de gas. Sin embargo, el número tan elevado de SMBH encontrados sugiere que debe haber mecanismos adicionales en juego, quizás relacionados con la fusión de agujeros negros más pequeños o la rápida acumulación de materia en las primeras galaxias.

"Muchos de estos objetos parecen ser más masivos de lo que originalmente pensábamos que podían ser en momentos tan tempranos: o bien se formaron muy masivos o bien crecieron extremadamente rápido", afirma Alice Young, estudiante de doctorado de la Universidad de Estocolmo y coautora del estudio.

La presencia de agujeros negros supermasivos en las primeras galaxias no solo afecta nuestra comprensión de cómo estos objetos se formaron, sino también de cómo influyeron en la evolución de las galaxias que los rodeaban. Los agujeros negros activos, también conocidos como núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés), emiten enormes cantidades de energía que pueden calentar el gas circundante y, en algunos casos, expulsarlo de la galaxia. Este proceso, conocido como retroalimentación, es crucial para regular la formación estelar y puede frenar el crecimiento de la galaxia.

De hecho, el estudio de Hayes encontró que varios de los SMBH detectados estaban en galaxias relativamente pequeñas y tenues, lo que sugiere que estas primeras galaxias ya estaban bajo la influencia de estos agujeros negros masivos. Este hallazgo refuerza la idea de que los SMBH jugaron un papel fundamental en la evolución temprana de las galaxias .

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