Los agujeros negros aparecieron antes de lo pensado, según un análisis de los datos recogidos por el telescopio James Webb. El hallazgo no solo ayuda a entender mejor las primeras etapas del universo, cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias: lo pone todo patas arriba.
Los agujeros negros aparecieron mucho antes de lo que se pensaba
Los agujeros negros no solo existieron en las primeras etapas del universo, fueron los responsables del nacimiento de nuevas estrellas y, además, sobrecargaron la formación de galaxias. Todo esto se desprende de un nuevo análisis de los datos del telescopio James Webb. Algo que desafía las teorías sobre el impacto que estos objetos tuvieron en el universo. Pone en duda la comprensión clásica, que plantea que se formaron después de que apareciesen las primeras galaxias y estrellas en el cosmos. Su papel es mucho más importante.
En su lugar, los agujeros negros podrían haber acelerado, de manera dramática, la formación de las primeras estrellas en los primeros 50 millones de años. Aunque puede parecer muchísimo tiempo, desde la perspectiva de un ser humano, es apenas un suspiro en los 13 800 millones de años de historia del universo. La existencia de agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias grandes, como la Vía Láctea, no es ninguna novedad. La gran sorpresa, como cuentan los investigadores, es que ya existieran en el inicio del universo.
Además, parece que fueron, prácticamente, los cimientos (o semillas) de las primeras galaxias. Así lo explica Joseph Silk, el autor principal del estudio, añadiendo que los agujeros negros impulsaron todo, como si fuesen gigantes amplificadores de formación de estrellas. Algo que supone poner patas arriba lo que se creía posible. Tanto es así que podría obligar a replantearse cómo se formaron las galaxias. Esta observación también permite explicar un aspecto de las observaciones del telescopio James Webb de galaxias muy lejanas.
Las brillantes galaxias jóvenes vistas por Webb
Las galaxias más lejanas, vistas por James Webb, son mucho más brillantes de lo que se espera. También contienen una cantidad de estrellas jóvenes inusualmente alta, así como agujeros negros supermasivos. La imagen general, hasta ahora, era que los agujeros negros se formaron tras el colapso de las estrellas más masivas. Las primeras galaxias, a su vez, se formaron después de que las primeras estrellas iluminasen el universo. El análisis de los investigadores sugiere que los agujeros negros y las galaxias coexistieron y se influyeron mutuamente.
Esto se prolongó durante los primeros 100 millones de años del universo. Si toda la historia del cosmos se sintetizase en un calendario de doce meses, explican los investigadores, sería el equivalente a los primeros días de enero. Añaden que el escape de material del entorno de los agujeros negros aplastaba las nubes de gas. Así, se convertían en nuevas estrellas y, en consecuencia, aceleraba enormemente el ritmo al que se formaban. Es la única manera de explicar ese enorme brillo porque aquellas galaxias eran más pequeñas en la infancia del cosmos.
No debería haber manera de que formasen estrellas tan rápidamente, pero el impacto de los agujeros negros permite explicarlo. Además de una enorme gravedad, también generan campos magnéticos muy potentes, que desencadenan tormentas muy violentas, expulsando plasma turbulento. En última instancia, actúan como enormes aceleradores de partículas. Este proceso, probablemente, es lo que ha permitido que el telescopio Webb haya detectado más agujeros negros y galaxias brillantes de lo que se esperaba observar.
Los agujeros negros aparecieron rápidamente y también frenaron la formación de astros
En esencia, esos vientos provocados por el campo magnético aplastan las nubes de gas cercanas y las convierten en estrellas. Era el eslabón perdido que permite explicar por qué las primeras galaxias eran mucho más brillantes de lo que se pensaba. El equipo predice que el universo en su juventud tuvo dos fases. En la primera, el material expulsado a alta velocidad, desde los agujeros negros, aceleró la formación de estrellas. En la segunda fase, ese flujo se frenó. Cientos de millones de años tras el Big Bang, las nubes de gas colapsaron por las tormentas magnéticas de los agujeros negros supermasivos.
En esas condiciones, nacieron estrellas a un ritmo tremendamente alto, muy superior a lo que sucedería miles de millones de años más tarde, en galaxias normales. La creación de estrellas se ralentizó porque este potente flujo pasó a un estado de conservación de la energía, reduciendo el gas disponible para formar astros. Esto choca con la imagen inicial de grandes nubes de gas colapsando y dando lugar a la formación de galaxias. En medio de esa nube, en realidad, había una semilla, un gran agujero negro, responsable del proceso.
Ayudó a que, rápidamente, la región interior de la nube se convirtiese en estrellas a un ritmo muy grande. Los investigadores esperan que, con próximas observaciones, se pueda hacer un recuento preciso de estrellas y agujeros negros supermasivos, para confirmar sus cálculos. Esto ayudará a entender mejor la evolución del cosmos. En un año, con más información, esperan tener muchas respuestas. Este hallazgo es de lo más interesante y supone una oportunidad para comprender la infancia del cosmos y la conexión entre los agujeros negros supermasivos y sus estrellas.
Estudio
El estudio es J. Silk, M. Begelman, C. Norman et al.; «Which Came First: Supermassive Black Holes or Galaxies? Insights from JWST». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 30 de enero de 2024. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
