Un agujero negro gigante de 50 millones de masas solares desafía las teorías sobre el origen de las galaxias en el universo primitivo

Astrónomos han medido por primera vez de forma directa la masa de un agujero negro situado en los primeros mil millones de años del universo y han descubierto que representa cerca de dos tercios de la masa total de su galaxia anfitriona.

Un equipo internacional de investigadores ha identificado un caso excepcional en la galaxia Abell2744-QSO1, donde un agujero negro supermasivo posee una masa estimada en 50 millones de veces la del Sol, una cifra que supone aproximadamente dos tercios de la masa total de la galaxia que lo alberga.

El descubrimiento ha sido posible gracias a observaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y cuestiona los modelos actuales sobre la formación y evolución conjunta de galaxias y agujeros negros.

Primera medición directa en el universo temprano

El estudio, dirigido por el investigador Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge, ha logrado medir de forma directa la masa del agujero negro mediante el análisis del movimiento y la composición del gas caliente que orbita a su alrededor.

Se trata de la primera vez que los científicos obtienen una medición directa de la masa de un agujero negro situado en los primeros mil millones de años tras el Big Bang, un periodo clave para comprender la formación de las primeras estructuras cósmicas.

Para ello, los investigadores estudiaron el plasma que cae hacia el agujero negro a gran velocidad, permitiendo calcular su masa sin depender exclusivamente de modelos teóricos indirectos.

Una galaxia extremadamente joven

Otro de los resultados relevantes del estudio es la baja metalicidad observada en la galaxia. Los análisis muestran una concentración de elementos pesados inferior al 0,5 % de la registrada en el Sol.

Esta característica indica que la galaxia apenas había experimentado procesos de formación estelar cuando fue observada por el telescopio Webb. En otras palabras, el agujero negro ya había alcanzado un tamaño enorme cuando la galaxia todavía se encontraba en una fase muy temprana de desarrollo.

Según los investigadores, este resultado sugiere que el crecimiento del agujero negro pudo producirse antes que el de la propia galaxia, algo que contradice las teorías más aceptadas hasta ahora.

Nuevas hipótesis sobre el origen de los agujeros negros

Los modelos cosmológicos actuales sostienen que las galaxias y sus agujeros negros centrales evolucionan conjuntamente a lo largo de miles de millones de años mediante procesos de acumulación de gas, formación estelar y fusiones galácticas.

Sin embargo, el caso de Abell2744-QSO1 apunta a un escenario diferente. Entre las hipótesis planteadas figura la posibilidad de que el agujero negro se formara por el colapso directo de una enorme nube de gas primordial o que procediera de los restos de algunas de las primeras estrellas masivas del universo.

Los autores del estudio advierten, no obstante, que un único objeto no es suficiente para modificar por completo los modelos actuales. La investigación depende además de determinadas estimaciones sobre la estructura del disco de gas que rodea al agujero negro.

Nuevas observaciones en marcha

Los científicos ya trabajan en el análisis de otros candidatos similares detectados en la región del cúmulo galáctico Abell 2744. El objetivo es ampliar la muestra de agujeros negros observados en el universo primitivo y comprobar si este comportamiento es excepcional o más frecuente de lo que se pensaba.

Las futuras observaciones del telescopio James Webb permitirán profundizar en esta cuestión y mejorar el conocimiento sobre cómo surgieron los primeros agujeros negros y galaxias tras el Big Bang.