Número de maneras de salir de este universo Quizá la salida más famosa implica la muerte de una estrella. En 1939, el físico J. Robert Oppenheimer y su estudiante Harlan Snyder, de la Universidad de California, Berkeley, predijeron que cuando una estrella lo suficientemente masiva se queda sin combustible termonuclear, entra en colapso y sigue colapsando para siempre, encogiendo el espacio, el tiempo y la luz alrededor de sí misma en lo que hoy se llama un agujero negro. Pero resulta que no se necesita una estrella muerta para hacer un agujero negro. En cambio, al menos en el universo temprano, las enormes nubes de gas primordial podrían haber colapsado directamente en agujeros negros, evitando millones de años pasados en el estrellato. Esa es la conclusión tentativa a la que recientemente llegó un grupo de astrónomos que estudiaron UHZ-1, un punto de luz que no tardó en llegar después del Big Bang. De hecho, UHZ-1 es (o fue) un quásar potente que escupió fuego y rayos X de un monstruoso agujero negro hace 13.2 mil millones de años, cuando el universo no tenía ni 500 millones de años. Eso es inusualmente pronto, hablando cósmicamente, para que un agujero negro tan masivo haya llegado a existir a través de colapsos y fusiones estelares. Priyamvada Natarajan, astrónoma de Yale y autora principal de un artículo publicado en la Astrophysical Journal Letters, y sus colegas, afirman que en UHZ-1 han descubierto una nueva especie celestial, a la que llaman galaxia con agujero negro demasiado masivo, u O.B.G. Un O.B.G. es, en esencia, una galaxia joven anclada por un agujero negro que creció demasiado rápido. El descubrimiento de este quásar precoz podría ayudar a los astrónomos a resolver un enigma relacionado que los ha cautivado durante décadas. Casi todas las galaxias visibles en el universo moderno parecen albergar en su centro un agujero negro súper masivo millones de miles de millones de veces más masivo que el sol. ¿De dónde salieron esos monstruos? ¿Podrían haber crecido los agujeros negros ordinarios tan enormes tan rápido?· Dr. Natarajan y sus colegas proponen que UHZ-1 y, por lo tanto, muchos agujeros negros súper masivos, comenzaron como nubes primordiales. Estas nubes podrían haber colapsado en núcleos que eran precozmente pesados, y fueron suficientes para iniciar el crecimiento de las galaxias con agujeros negros demasiado masivos. Otro recordatorio de que el universo que vemos está gobernado por la geometría invisible de la oscuridad. “Como primer candidato a O.B.G., UHZ-1 plantea pruebas convincentes de la formación de semillas iniciales pesadas a partir de un colapso directo en el universo temprano”, escribió la Dra. Natarajan y sus colegas. Por correo electrónico, añadió: “¡La naturaleza parece hacer semillas de BH de muchas maneras, más allá de la muerte estelar!”· Daniel Holz, un teórico de la Universidad de Chicago que estudia agujeros negros, dijo: “Priya ha encontrado un agujero negro extremadamente emocionante, si es cierto”. Añadió: “Es simplemente demasiado grande para tan temprano. Es como si miraras a una sala de kinder y allí, entre todos los niños de 5 años, estuviera uno que pesa 150 libras o mida seis pies”.· Según la historia que los astrónomos se han estado contando a sí mismos sobre la evolución del universo, las primeras estrellas se condensaron a partir de nubes de hidrógeno y helio sobrantes del Big Bang. Quemaron calientes y rápidas, explotando rápidamente y colapsando en agujeros negros 10 a 100 veces más masivos que el sol. A lo largo de los eones, generaciones sucesivas de estrellas se formaron a partir de las cenizas de estrellas anteriores, enriqueciendo la química del cosmos. Y los agujeros negros que quedaron después de sus muertes siguieron fusionándose y creciendo de alguna manera, en los agujeros negros súper masivos en el centro de las galaxias. El Telescopio Espacial James Webb, lanzado hace dos años esta Navidad, fue diseñado para poner a prueba esta idea. Posee el espejo más grande en el espacio, de 21 pies de diámetro. Más importante aún, fue diseñado para grabar longitudes de onda infrarrojas de la luz de las estrellas más distantes y, por lo tanto, más tempranas del universo. Pero en cuanto el nuevo telescopio se enfocó en el cielo, captó nuevas galaxias tan masivas y brillantes que desafiaron las expectativas de los cosmólogos. Han surgido argumentos durante los últimos años sobre si estas observaciones amenazan de hecho un antiguo modelo del cosmos. El modelo describe el universo como compuesto por un rastro de materia visible, asombrosas cantidades de “materia oscura”, que proporciona la gravedad para sostener las galaxias juntas, y “energía oscura”, empujando estas galaxias aparte. El descubrimiento de UHZ-1 representa un punto de inflexión en estos debates. En preparación para una futura observación por parte del Telescopio Espacial James Webb de un cúmulo masivo en la constelación de Sculptor, el equipo de la Dra. Natarajan pidió tiempo en el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. La masa del cúmulo actúa como una lente gravitacional, magnificando objetos muy detrás en el espacio y el tiempo. Los investigadores esperaban echar un vistazo en rayos X de lo que la lente pudiera mostrar. Lo que encontraron fue un quásar alimentado por un agujero negro súper masivo alrededor de 40 millones de veces más masivo que el sol. Observaciones posteriores del telescopio Webb confirmaron que estaba a 13.2 mil millones de años luz de distancia. El cúmulo de Sculptor está a unos 3.5 mil millones de años-luz de distancia. Fue el quásar más distante y temprano encontrado hasta ahora en el universo. “Necesitábamos a Webb para encontrar esta galaxia tan notablemente distante, y a Chandra para encontrar su agujero negro súper masivo”, dijo Akos Bogdan del Centro de Astrofísica Harvard y Smithsoniano en un comunicado de prensa. “También nos aprovechamos de una lupa cósmica que aumentó la cantidad de luz que detectamos”. Los resultados indican que los agujeros negros súper masivos existieron tan temprano como 470 millones de años después del Big Bang. Eso no es suficiente tiempo para permitir que los agujeros negros creados por la primera generación de estrellas, comenzando con 10 a 100 masas solares, crecieran tanto. ¿Había otra manera de hacer agujeros negros incluso más grandes? En 2017, la Dra. Natarajan sugirió que las nubes en colapso de gas primordial podrían haber engendrado agujeros negros más de 10,000 veces más masivos que el sol. “Luego podrías imaginar que uno de estos crece posteriormente en este agujero negro joven, precozmente grande”, dijo el Dr. Holz. Como resultado, señaló, “en cada momento posterior en la historia del universo, siempre habrá algunos agujeros negros sorprendentemente grandes”. La Dra. Natarajan dijo: “El hecho de que estos comiencen la vida demasiado masivos implica que probablemente evolucionarán eventualmente en agujeros negros súper masivos”. Pero nadie sabe cómo funciona eso. Los agujeros negros constituyen el 10 por ciento de la masa en el quásar UHZ-1 temprano, mientras que componen menos de una milésima de por ciento de la masa de las galaxias modernas como el gigante Messier 87, cuyo agujero negro pesaba 6.5 mil millones de masas solares cuando su imagen fue tomada por el Telescopio del Horizonte de Eventos en 2019. Eso sugiere que los complicados efectos ambientales de retroalimentación dominan el crecimiento y la evolución de estas galaxias y sus agujeros negros, haciendo que su masa en estrellas y gas aumenten. “Entonces, de todas formas, estos O.B.G.s extremadamente tempranos están realmente telegrafiendo mucha más información sobre la física de siembra, en lugar de crecimiento y evolución posteriores”, dijo la Dra. Natarajan. Añadió: “Aunque tienen importantes implicaciones”. el Dr. Holz dijo: “Seguramente sería genial si resulta ser lo que está sucediendo, pero soy genuinamente agnóstico”. Añadió: “Va a ser una historia fascinante sin importar cómo resolvamos el misterio de los primeros agujeros negros grandes”.
