Descubren el agujero negro supermasivo más distante de todos los tiempos

¿Cómo creció el Universo después del Big Bang? ¿Por qué y cómo aparecieron las galaxias y las estrellas? La mejor forma de contestar a estas preguntas es coger un telescopio muy potente, cuanto más mejor, y tratar de mirar muy lejos. Desde allí llega la luz que el Universo liberó en el pasado, hace miles de millones de años, y que por eso permite ver una «diapositiva» de cómo era el Cosmos cuando apenas estaba dando sus primeros pasos. Siempre que los telescopios lo permitan, el límite está en el punto en que en el Universo aún no había aparecido la luz.

Una investigación dirigida por Eduardo Bañados, investigador de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia, ha descubierto el agujero negro supermasivo más distante alguna vez observado. El objeto está situado a una distancia inimaginable, de más de 13.000 millones de años luz. De hecho, la luz estudiada por Bañados fue emitida cuando el Universo apenas tenía el 5 por ciento de la edad actual: es decir, unos 690 millones de años después del Big Bang. El hallazgo se ha publicado recientemente en la revista Nature.

Si, a pesar de la distancia, los astrónomos han podido detectar este objeto, es porque es extremadamente brillante. Para empezar, el agujero negro tiene una masa aproximada de 800 millones de soles (unas 200 veces más que Sagitario A, el agujero negro del centro de la Vía Láctea). Además, en el momento en que emitió la luz que ahora ha llegado a la Tierra, este agujero negro estaba absorbiendo enormes cantidades de materia en el centro de su galaxia, lo que le convertía en un cuásar, una fuente emisora de rayos X, luz visible y otras longitudes de onda y que está entre los objetos más brillantes del Universo.

Lo interesante de esta mole tragona de materia es, para Bañados, que supone un reto para las teorías que explican el nacimiento y evolución de los agujeros negros supermasivos: «Reunir toda esa masa (800 millones de soles) en menos de 690 millones de años (la edad del Universo cuando el objeto emitió la luz que ha llegado ahora a la Tierra) es un reto enorme para las teorías del crecimiento de agujeros negros», ha asegurado el astrofísico.

La respuesta a este dilema, la presencia de moles tan pesadas que en teoría requieren mucho tiempo para formarse en un Universo recién nacido, es que al comienzo las condiciones era distintas a las actuales. Por eso, en la actualidad podría ser imposible que se formaran agujeros negros mayores a la docena de masas solares.

Cuando el Universo era una sopa oscura

Después del Big Bang, el Universo era parecido a una gran sopa oscura de partículas extremadamente energéticas que se expandía y enfriaba a gran velocidad. Unos 400.000 años después de la gran explosión, las partículas se reunieron en torno a átomos de hidrógeno gaseoso neutral. Todo era oscuro hasta que la gravedad permitió que el hidrógeno se concentrara en algunos puntos hasta tal punto que la presión y la temperatura permitieron activar reacciones de fusión nuclear: y así nacieron estrellas y galaxias.

Estas comenzaron a liberar energía suficiente como para excitar el hidrógeno de los alrededores ionizarlo (al robarle un electrón), durante la llamada época de la reionización. Gracias a esto, poco a poco el Universo se hizo transparente a la luz, y los fotones pudieron viajar libremente por el espacio.

Apenas 690 millones de años después de que ocurriera esto, en plena época de la reionización, el agujero negro supermasivo observado por Eduardo Bañados alcanzaba los 800 millones de soles. ¿Cómo es posible, entonces, que en tan poco tiempo un objeto así acumulara tanta materia? ¿Hay algo que se esté pasando por alto?

Aún no hay forma de saberlo, per los autores han encontrado que los alrededores de este cuásar están plagados de hidrógeno neutral, ese tipo de gas anterior a la era de la reionización, y que indica que los astrónomos están ante un objeto muy antiguo.

Este agujero negro ha sido detectado gracias a unos instrumentos de los telescopios Magallanes de la Institución Carnegie para la Ciencia y la distancia se ha calculado gracias al desplazamiento hacia el rojo, un efecto que ocurre como consecuencia de la expansión del Universo y que recuerda a lo que ocurre cuando la sirena de una ambulancia se aleja o se acerca a nosotros: las ondas del sonido se desplazan hacia los graves o hacia los agudos; en este caso, la luz emitida por el cuásar se desplaza hacia el rojo porque se está alejando. Tanto que alcanza un desplazamiento en el rojo de 7,54, que equivale a alrededor de 13.000 millones de años luz de distancia.

Tal como ha explicado Xiaohui Fan, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Arizona (EE.UU.), este orden de distancais hace que los cuásares sean extremadamente débiles en el cielo. «Hasta ahora solo se conocía un cuásar con un desplazamiento hacia el rojo mayor a siete, a pesar de la exhaustiva búsqueda».

Los astrónomos calculan que debe de haber entre 20 y 100 cuásares tan brillantes y lejanos como el descubierto por el equipo de Bañados en todo el cielo, por lo que esta investigación es realmente muy importante para explicar qué ocurría en el Universo cuando era extremadamente joven. Los próxima generación de telescopios, como el TMT o el Gran Telescopio de Magallanes, ayudarán mucho a este tipo de búsquedas.