Un grupo de astrónomos ha descubierto el agujero negro más antiguo del universo. Además, para añadirle más interés, no se trata de un agujero negro de masa estelar, sino de uno supermasivo. Una de las grandes bestias del cosmos…

El agujero negro más antiguo del cosmos

El agujero negro más antiguo del cosmos, mostrado en un concepto artístico.
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Concepto artístico del agujero negro supermasivo más distante observado hasta la fecha. Es parte de un quásar formado 690 millones de años tras el Big Bang.
Crédito: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science

Como seguramente sepas, cuanto más lejos miras en el espacio, más lejos miras atrás en el tiempo. Cuanto más nos acercamos al momento del Big Bang, que tuvo lugar hace unos 13.800 millones de años, más cosas interesantes se pueden observar. De hecho, eso es lo que ha sucedido recientemente. Un grupo de científicos ha descubierto el agujero negro más antiguo del cosmos (hasta la fecha, claro). Este tipo de hallazgos son muy interesantes.

Nos permiten comprender mejor las primeras etapas del Universo, así como su evolución posterior. Así, los científicos, utilizando los telescopios WISE y Magallanes, han observado el agujero negro supermasivo más antiguo conocido. Según han contado, tiene unos 800 millones de veces la masa del Sol, y está localizado a más de 13.000 millones de años-luz de distancia de la Tierra. Es, por tanto, el más joven y distante que se ha observado por ahora.

Este agujero negro supermasivo, denominado J1342+0928 es un quásar, al igual que otros observados. Un tipo de objeto muy brillante formado por un agujero negro que acumula materia en el centro de una galaxia masiva. El objeto fue descubierto durante un sondeo en busca de objetos distantes. En él, se combinan los datos de observaciones en infrarrojo de WISE con otros sondeos terrestres. Después, el equipo continuó con datos de los telescopios Magallanes, ubicados en Chile.

Midiendo el desplazamiento al rojo

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Impresión artística del quásar ULAS J1120+0641, uno de los más distantes conocidos.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

¿Cómo sabemos cuál es la distancia del agujero negro más antiguo del cosmos? Como con muchos otros objetos distantes, la distancia de J1342+0928 fue determinada por su desplazamiento al rojo. La expansión del universo provoca que las ondas de luz de estos objetos se expanda, desplazándose del azul (que tiene una onda mucho más corta) al rojo (el color con la onda más larga). Así que basta medir cuánto se ha estirado la onda de luz al llegar a la Tierra por efecto de la expansión del universo.

En este caso, el desplazamiento al rojo mostrado por la luz del quásar es de 7,54. Significa que ha estado viajando durante más de 13.000 millones de años para llegar hasta nuestro planeta. Eso hace que estos objetos tan distantes sean muy tenues al verlos desde nuestro planeta. Los quásares jóvenes son también muy raros. Solo se conoce un quásar que tuviese un desplazamiento al rojo superior a 7, pese a las numerosas búsquedas que se han hecho.

Por su edad y masa, el descubrimiento del quásar fue toda una sorpresa para los científicos. Según cuenta Daniel Stern, un astrofísico de la NASA, y uno de los autores del estudio, es un objeto muy interesante. El agujero negro más antiguo del cosmos creció mucho más de lo esperado solo 690 millones de años tras el Big Bang. Eso es un inconveniente, porque desafía directamente las teorías sobre cómo se forman los agujeros negros.

Emergiendo de la era oscura

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Ilustración que muestra la evolución del universo, desde el Big Bang (izquierda) hasta la actualidad) derecha.
Crédito: NASA

Este quásar existió en un momento en el que el universo estaba saliendo de la era oscura. Un período que duró desde 380.000 años a 150 millones de años tras el Big Bang. En ese tiempo, la mayor parte de los fotones del universo interaccionaban con los electrones y protones. Así que el resultado es que la radiación de esa era es indetectable con nuestras herramientas actuales. De ahí el nombre por el que la conocemos.

El universo permaneció en este estado, sin fuentes luminosas, hasta que la gravedad condensó la materia en las primeras estrellas y galaxias. Ese período es conocido como la era de reionización. Duró, aproximadamente, desde 150 millones a 1.000 de años tras el Big Bang. Es cuando se formaron esas primeras estrellas, galaxias y quásares. Recibe el nombre porque la energía liberada por aquellas viejas galaxias provocó que el hidrógeno neutral del universo se ionizase (es decir, que perdiese sus electrones).

Tras la reionización del cosmos, los fotones podían viajar libremente por el espacio. Dicho de otra manera, el universo se volvió transparente a la luz. Por eso el descubrimiento de este quásar es tan interesante. La mayor parte del hidrógeno que lo rodea, por lo que han visto los investigadores, es neutral. Es decir, no es solo el quásar más distante observado, también el único ejemplo de uno que existió antes de que el universo se reionizase.

Un momento de transición

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Las diferentes eras del universo, desde el Big Bang hasta la actualidad.
Crédito: NASA

Dicho de otro modo, el agujero negro más antiguo del cosmos fue un agujero negro supermasivo que existió durante un período de transición del universo. Un período que, además, es una de las fronteras actuales de la astrofísica. Eso, además, sin contar con su masa. Que un agujero negro se vuelva tan masivo en una fase tan temprana del universo es intrigante. Indica que tuvo que haber condiciones especiales que permitieron ese crecimiento tan rápido.

Pero… ¿cuáles son las condiciones que permiten que el agujero negro más antiguo del cosmos creciese de esa manera? Por ahora, es un misterio. Sea como fuere, parece que este agujero negro supermasivo está consumiendo materia en el centro de una galaxia. Lo hace a una velocidad increíble. Su descubrimiento ha provocado muchas preguntas. Sin embargo, los científicos creen que los telescopios de próxima generación nos permitirán dar respuesta a este quásar y esa fase del universo.

Según el propio Stern, en los próximos años, con esos instrumentos en funcionamiento, podemos esperar muchos descubrimientos muy interesantes sobre los inicios del universo. Entre ellos estarán Euclides, de la Agencia Espacial Europea y WFIRST de la NASA. El primero estudiará objetos a 10.000 millones de años-luz para medir la influencia de la energía oscura en la evolución cósmica. El segundo analizará el espectro cercano a infrarrojo para medir la luz de más de mil millones de galaxias.

Descubriendo los inicios del universo

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Ilustración de un joven agujero negro.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Ambas misiones nos ayudarán a conocer mejor los primeros momentos del cosmos. Probablemente descubriremos muchos objetos como J1342+0928 en los próximos años. Ahora mismo, los científicos creen que solo hay entre 20 y 100 quásares tan brillantes y lejanos como ese. De ahí que este hallazgo sea muy interesante. Porque nos proporcionará información fundamental sobre el universo cuando tan solo tenía el 5% de su edad actual.

Telescopios como James Webb, que será lanzado en 2019, también nos ayudarán a mirar más lejos en el pasado. Toda la información que obtengamos sobre la infancia del universo será muy útil. No solo para comprender aquella época tan distante, también para entender la evolución del universo, su presente y su futuro. Observaciones como estas también nos ayudarán a entender cómo se formaron los agujeros negros supermasivos.

El estudio es E. Bañados, D. Stern et al.; «An 800-million-solar-mass black hole ina significantly neutral Universe at a redshift of 7.5». Publicado en la revista Nature. Puede ser consultado en este enlace.

Referencias: Universe Today