El telescopio espacial James Webb sigue encontrando cosas que no debería poder encontrar. Como un agujero negro supermasivo que aparentemente apareció antes de que la galaxia que lo contiene descubriera quién quería ser.
Esto arruina el guión.
Durante años, la línea de tiempo cósmica aceptada fue bastante simple. Se forman estrellas. Las estrellas mueren. Los núcleos colapsados se convierten en agujeros negros estelares. Ellos comen. Se fusionan. Tras miles de millones de años de gula agresiva, se convierten en monstruos supermasivos que anclan los centros de las galaxias modernas. Fue un proceso lineal y paciente.
Webb nos está diciendo que nos equivocamos en el pedido.
Pequeños puntos rojos
En 2022, los astrónomos del JWST encontraron algo extraño en los datos. Manchas compactas y polvorientas a las que en broma llamaron Pequeños puntos rojos. Al principio pensaron que podría tratarse de un nuevo tipo de galaxia. Luego se dieron cuenta de lo comunes que eran estas cosas en el universo infantil, para desaparecer aproximadamente 1.500 millones de años después del Big Bang.
Pero el verdadero titular no son los puntos. Es lo que hay dentro de ellos.
El observatorio de 10 mil millones de dólares ha extraído agujeros negros supermasivos que datan de cuando el universo era apenas un bebé, de menos de mil millones de años. Aquí está el problema. Las recetas conocidas para el crecimiento, que implican alimentarse de gas o fusionarse con agujeros negros más pequeños, simplemente no tienen tiempo para funcionar. Un agujero negro millones de veces más pesado que nuestro Sol no debería existir tan pronto. Es matemáticamente grosero.
El nuevo estudio sugiere una solución radical: estos agujeros negros no comenzaron siendo pequeños. Nacieron enormes. Directamente. Sin necesidad de que una estrella masiva colapse primero, sin esperar millones de años. Y, lo que es más importante, sin necesidad de atiborrarse de material de una galaxia anfitriona que aún no ha terminado de ensamblarse.
“Se trata de un cambio de paradigma”, afirma Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge. “Una revisión total de los escenarios clásicos.”
Publicaron esto en Nature y MNRAS. No es exactamente una observación casual.
Einstein hizo el trabajo pesado
Para demostrarlo, el equipo se fijó en un pequeño punto rojo específico: Abell2744-QSQ1.
Se encuentra 700 millones de años después del Big Bang. Su luz ha viajado durante más de 13 mil millones de años sólo para llegar a nosotros. El objeto es pequeño (solo alrededor de 1.300 luces de diámetro) pero es ruidoso.
Estudiarlo sería imposible en circunstancias normales. Excepto Einstein.
Las lentes gravitacionales desviaron la luz de QSO1. El Cúmulo de Pandora (Abell 2744), ubicado entre nosotros y el punto distante, actuó como una lupa. Deformar el espacio-tiempo. Curvando los caminos de la luz. Le permitió a Webb ver detalles que de otro modo se volverían borrosos e invisibles.
Inicialmente, los datos sugirieron que QSO1 albergaba un agujero negro 40 millones de veces la masa del Sol, envuelto en gas hidrógeno y helio. Pero las mediciones anteriores de los agujeros negros del universo temprano eran conjeturas indirectas basadas en cómo se comportan los agujeros negros del universo local. Suposición peligrosa, esa. Quizás el universo de los bebés se rige por reglas diferentes.
Entonces comprobaron el movimiento del gas.
Utilizando el instrumento NIRSpec de JWST, mapearon cómo se movía el gas alrededor de la masa central. Si la masa estuviera dispersa (como un montón de estrellas agrupándose), el gas se desplazaría caóticamente. En cambio, el gas se movía con perfecto movimiento kepleriano. Orbitaba alrededor de un centro único y denso exactamente como los planetas orbitan alrededor del Sol.
Lo que significa que la masa no está extendida. Está concentrado. Todo ello.
“Ignas Juodžbalis, otro colíder del equipo, lo dijo claramente. Si hubiera muchas estrellas involucradas, no se vería esta rotación. El gas sólo se comporta de esta manera cuando hay un ancla masiva en el corazón”.
Finalmente pudieron pesarlo. Directamente.
Nacido grande
La cifra volvió a ser 50 millones de masas solares.
Aquí está el truco: ese único agujero negro representa el 66% de la masa total del Pequeño Punto Rojo.
En nuestro universo local moderno, los agujeros negros supermasivos constituyen una pequeña fracción del peso de su galaxia. QSO1 invierte esa proporción miles de veces. El agujero negro no es un pasajero en la galaxia. La galaxia se está formando actualmente alrededor del agujero negro.
Lo que deja una pregunta persistente: ¿de dónde vino?
Una estrella colapsada está fuera de la mesa. Las matemáticas no respaldan la alimentación gradual. El equipo se inclina hacia dos teorías. Uno, creció a partir de una “semilla pesada” formada por el colapso directo de una nube de gas y polvo. En segundo lugar, nació en los momentos caóticos inmediatos del propio Big Bang, a través de un mecanismo que la física aún no nombra.
De cualquier manera, la secuencia de eventos que enseñamos en los libros de texto parece ficción. El anfitrión llega tarde a la fiesta.
El equipo cree que el QSO1 no es un problema aislado. Sospechan que la mayoría de los Little Red Dots comparten esta peculiaridad: primero el agujero negro, luego la galaxia. Ahora van a revisar a los demás. Vea si el universo rompe constantemente sus propias reglas.
