El telescopio James Webb ha logrado detectar la colisión más lejana (y por tanto más antigua) entre dos agujeros negros masivos. Sucedió cuando el universo apenas tenía 740 millones de años. Aunque es un fenómeno muy frecuente en el universo moderno, su estudio en las primeras etapas del cosmos es mucho más limitado…
La colisión más lejana de agujeros negros (¿por el momento?)
Sabemos que la colisión de agujeros negros provoca la formación de un agujero negro todavía más masivo. En el caso de agujeros negros supermasivos, nos podemos encontrar con bestias cósmicas con millones (y miles de millones) de veces la masa del Sol. Los agujeros negros supermasivos afectan a la evolución de sus respectivas galaxias de muchas maneras. Con la ayuda de los telescopios James Webb y Hubble, los astrónomos han descubierto agujeros negros masivos a distancias cada vez mayores. Ahora ya, se están captando en los primeros mil millones de años del universo.
Esto ha llevado a que se planteen diferentes preguntas. Por ejemplo, ¿cómo consiguieron una cantidad de masa tan grande en tan poco tiempo? Los agujeros negros acumulan materia al crecer y, en el caso de los supermasivos, las colisiones de sus respectivas galaxias son parte de esa historia de acumulación de materia. Ahora, el telescopio James Webb ha apuntado a un sistema llamado ZS7. Es una colisión entre dos galaxias muy jóvenes (y muy lejanas) y, naturalmente, sus respectivos agujeros negros. Es algo que no se puede observar con telescopios terrestres.
La colisión es muy lejana y, además, la expansión del universo ha estirado su luz hasta el infrarrojo. Esto provoca que desde la superficie de la Tierra no se pueda captar, pero que James Webb, con su instrumento NIRSpec sí sea capaz. Los dos agujeros negros son muy masivos. Uno contiene 50 millones de veces la masa del Sol (o masas solares). El otro se calcula que tiene una masa similar. Sin embargo, su estimación es más complicada porque está inmerso en una región de gas muy denso, lo que dificulta esas mediciones.
Galaxias no especialmente masivas
La masa de las estrellas de ambas galaxias hace que sean comparables a la Gran Nube de Magallanes, según explica Pablo G. Pérez-González, del Centro de Astrobiología (aquí en España). El análisis de las observaciones del telescopio James Webb refuerza la idea de que las colisiones son una de las herramientas más importantes para el crecimiento de los agujeros negros. Algo que resulta particularmente cierto en la infancia del universo, según explican los investigadores. Su trabajo muestra que los agujeros negros supermasivos han moldeado la evolución de las galaxias desde el principio.
Muchos de los núcleos galácticos activos (AGN, por su nombre en inglés) en la infancia del universo están asociados con agujeros negros masivos. Lo que se plantea es que, seguramente, son parte de un proceso general de fusión que tuvo lugar durante aquellos primeros momentos. Los astrónomos quieren saber en qué momento comenzaron esas fusiones. Algo que ayudaría a entender mejor el crecimiento de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias grandes. Las colisiones de este tipo parecen fundamentales.
Ayudarían a explicar cómo acumulaban masa los agujeros negros de aquella época. Por ello, los astrónomos están deseando captarlos con el telescopio Webb (y con los que entrarán en funcionamiento en los próximos años). Esas colisiones son la clave para comprender la evolución de tanto galaxias como agujeros negros en la infancia del universo. En su estudio, los investigadores explican que los resultados parecen apoyar un escenario de colisiones entre agujeros negros masivos en la infancia del cosmos, destacando su importancia para el crecimiento de estas bestias cósmicas.
La colisión más lejana de agujeros negros permite entender también mejor la evolución hasta el presente
Así, añaden, junto a otros trabajos recientes, esto parece indicar que las colisiones entre agujeros negros masivos, en la infancia del universo, era algo que sucedía con frecuencia. No podemos olvidar, además, que estas colisiones no solo generan luz que se puede detectar con telescopios como Webb. También general ondas gravitacionales tenues. Algo que se espera que se pueda detectar en un futuro no muy lejano. Con la entrada en funcionamiento de LISA, un detector de ondas gravitacionales espacial, este tipo de fenómenos se podrán estudiar todavía mejor.
La parte negativa, en este sentido, es que habrá que esperar a la década de 2030 para que entre en funcionamiento. En estos momentos, no se espera que se produzca antes de 2035, por lo que habrá que armarse de paciencia hasta ese entonces. Una vez esté operativo, podrá centrarse en las colisiones entre galaxias (y sus respectivos agujeros negros) que ahora mismo se están estudiando en el espectro infrarrojo. No es descabellado pensar que, quizá, pueda incluso captar una colisión de agujeros negros que sea todavía más lejana.
Este tipo de trabajos resultan muy útiles para tener una imagen más completa de la historia del universo. Al comprender que las colisiones entre agujeros negros masivos parecen ser un factor muy importante, en su crecimiento, es posible entender la evolución del universo hasta el presente. Esto permite plantear multitud de escenarios que pueden ser más o menos interesantes. Por ejemplo, ¿cuántas colisiones pudo sufrir la Vía Láctea en su formación? ¿En qué momento deja de ser un factor importante? Veremos qué se descubre en los próximos años…
Estudio
El estudio es H. Ühler, R. Maiolino, P. Pérez-González et al.; «GA-NIFS: JWST discovers an offset AGN 740 million years after the big bang». Publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 16 de mayo de 2024. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
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