Desde tiempos antiguos, hemos querido conocer parte del origen y la evolución del universo, y gracias a la cosmología y herramientas como el telescopio James Webb, lo hemos logrado. Recientemente, se ha descubierto un hallazgo que cambia todo lo que creíamos saber sobre cómo se formaron los agujeros negros supermasivos después del Big Bang.
El telescopio espacial James Webb ha encontrado cuásares solitarios en el universo temprano, junto con despensas vacías que cuestionan las teorías sobre su crecimiento hasta alcanzar tamaños enormes. Gracias al trabajo del telescopio, los astrónomos han podido retroceder casi 13 mil millones de años y descubrir sorprendentes cuásares impulsados por agujeros negros que funcionan por sí solos.
¿Cuáles son las necesidades de los cuásares?
Se cree que en el corazón de las galaxias gigantes del universo moderno se esconden agujeros negros supermasivos. Esto se debe a que no existe ningún agujero negro cuyas dimensiones sean lo suficientemente grandes como para colapsar y, como los agujeros negros tienen masas tan enormes, los científicos son conscientes de que los agujeros negros supermasivos deben formarse de forma diferente a los comúnmente llamados “agujeros negros de masa estelar”, con masas entre 10 y 100 veces la del Sol, que nacen gracias a la muerte de estrellas masivas.
La enorme masa de los agujeros negros en este tipo de entornos hace que las nubes aplanadas de gas y polvo que los rodean brillen intensamente, generalmente eclipsando la luz combinada de cada estrella de la galaxia que los habita. Esta luz común, que es un billón de veces más grande que este elemento, indica la existencia de un cuásar.
Sin embargo, los agujeros negros supermasivos necesitaban un “servicio de entrega” para mantener su envoltura inmediata bien abastecida de gas y polvo para alcanzar la asombrosa luminosidad.
Proceso del James Webb para hallar cuásares
Para continuar con la investigación del extenso encierro de cuásares, los científicos seleccionaron 5 regiones de potencia de agujeros negros supermasivos que se estudiaron anteriormente entre agosto de 2022 y junio de 2023. Para esta tarea fue necesario unir algunas imágenes con el fin de crear un mosaico de un campo de cuásares para cada vecindario del agujero negro supermasivo.
El proceso de gestión de las múltiples longitudes de onda de la luz en las imágenes permitió determinar si la luz provenía de la galaxia vecina del cuásar y tomar medidas de qué tan lejos se originó esa galaxia del brillante cuásar central.
“Hemos llegado a la conclusión de que la única diferencia entre estos cinco cuásares es que los entornos parecen ser muy diferentes. Por ejemplo, un cuásar tiene una cantidad de casi 50 galaxias por todas partes, mientras que en otro caso solo hay dos. En ambos casos, los cuásares tienen el mismo tamaño, volumen, brillo y tiempos. Es tan sorprendentemente inesperado verlo”.
Importancia de este descubrimiento
Que existan cuásares solitarios, descubiertos por el telescopio Webb, desafía la idea de que estos objetos se formaran en las regiones más densas del universo temprano. Los estudios sugieren que los agujeros negros supermasivos podrían crecer mediante fusiones progresivas de agujeros negros cada vez más grandes, pero el problema es que se estima que este proceso lleva más de mil millones de años. Por ahora, están estudiando agujeros negros supermasivos que se formaron en menos tiempo del esperado.
El hallazgo de los investigadores desmintió la idea del crecimiento de un agujero negro supermasivo y también la formación de galaxias en su conjunto. La idea actual es que esta evolución fue guiada por una enorme red cósmica de materia oscura. La materia oscura representa en realidad alrededor del 85% de toda la materia, pero sigue siendo prácticamente invisible para nosotros.