A 13,200 millones de años luz: la NASA encontró el agujero negro supermasivo más lejano del universo con rayos X y el James Webb

UHZ1 es el nombre de la galaxia donde la NASA ha logrado encontrar el agujero negro más distante jamás visto, que se encuentra en "una etapa temprana de crecimiento" nunca antes vista. Según los científicos, puede ayudar a explicar la formación de algunos de los primeros agujeros negros supermasivos en el universo.

De acuerdo con la agencia, para encontrarlo, se combinaron los datos del Observatorio de rayos X Chandra y el telescopio espacial James Webb. Un equipo de investigadores pudo localizar el agujero negro en crecimiento, que comenzó a formarse solo 470 millones de años después del Big Bang, hace 13.8 mil millones de años.

El descubrimiento se presentó en un artículo publicado en la revista Nature Astronomy, donde Akos Bogdan del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), que dirigió la investigación, menciona la necesidad de ambos telescopios para encontrarlo. Para esto, se aprovechó el efecto de "lente gravitacional" para aumentar la cantidad de luz detectada.

Este efecto ocurre cuando la luz se "curva" al pasar cerca de un objeto masivo, como una galaxia o cúmulo de galaxias. La gravedad actúa como una especie de lente, distorsionando y amplificando la luz de objetos más distantes, como si fueran enfocados por una lente gigante, permitiendo detectar objetos difíciles de observar.

Encontrando un agujero negro

El agujero negro se encontró en la galaxia llamada UHZ1, en dirección al cúmulo de galaxias Abell 2744, ubicado a 3,500 millones de años luz de la Tierra. Con los datos del Webb, se descubrió que la galaxia está mucho más distante que el cúmulo, a 13,200 millones de años luz de la Tierra, cuando el universo apenas tenía el 3% de su edad actual.

Luego de que Chandra realizara observaciones por más de dos semanas, se descubrió la presencia de gas intenso y sobrecalentado que emitía rayos X en esta galaxia, lo que significa que está en proceso de crecimiento un agujero negro supermasivo.

Tanto la luz de la galaxia, como los rayos X del gas alrededor del agujero se magnificaban cuatro veces al momento de que intervenía la materia en Abell 2744 por las lentes gravitacionales. Esto permitió eventualmente mejorar la señal infrarroja detectada por el Webb y haciendo que Chandra también captara la débil fuente de rayos X.

Los agujeros negros supermasivos

Según la NASA, este descubrimiento permitirá comprender mejor cómo algunos agujeros negros supermasivos pueden alcanzar masas colosales poco después del Big Bang. Actualmente, menciona la agencia, se tienen varias hipótesis, como que se forman a partir del colapso de enormes nubes de gas que pesan entre 10,000 y 100,000 soles o que provienen de explosiones de las primeras estrellas que crean agujeros negros que pesan entre 10 y 100 soles.

Por su parte, Andy Goulding de la Universidad de Princeton, coautor del estudio, existen límites físicos de la rapidez con la que los agujeros negros pueden crecer tras formarse, por lo que aquellos que nacen con mayor masa, "tienen una ventaja". Para ejemplificarlo, Goulding señala que es como plantar un retoño que tarda menos en convertirse en un árbol que si empezara como una semilla.

En el caso de este agujero negro, el equipo de Bogdan encontró pruebas contundentes de que nació masivo, con su masa estimada entre 10 y 100 millones de soles, de acuerdo a su brillo y energía de rayos X.

A manera de comparativa, dice la NASA, su rango de masa es similar al de todas las estrellas de la galaxia donde vive, contra los que agujeros negros que se ubican en los centros de  las galaxias del universo cercano, que contienen aproximadamente una décima parte de la masa de sus estrellas.

De acuerdo con la investigación, la gran masa del agujero, su cantidad de rayos X producida y el brillo de la galaxia que detectó el Web, coinciden con las predicciones teóricas hechas en 2017 del coautor Priyamvada Natarajan de la Universidad de Yale, donde se menciona que los agujeros de gran tamaño se forman a partir del colapso de enormes nubes de gas.

El propio Natarajan explica que por primera vez la humanidad está viendo "una breve etapa" en la que un agujero negro supermasivo pesa aproximadamente tanto como las estrellas de su galaxia, antes de superarlas.