Astrónomos de la Universidad de Texas y de la Universidad de Arizona han descubierto un agujero negro de rápido crecimiento en una de las galaxias más extremas conocidas del Universo primitivo. El descubrimiento de la galaxia y del agujero negro en su centro proporciona nuevas pistas sobre la formación de los primeros agujeros negros supermasivos.
El nuevo trabajo se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Utilizando observaciones realizadas con el Atacama Large MillimeterArray (ALMA), un radio observatorio situado en Chile, el equipo ha determinado que la galaxia, llamada COS-87259, que contiene este nuevo agujero negro supermasivo es muy extrema, formando estrellas a un ritmo 1.000 veces superior al de nuestra Vía Láctea y conteniendo más de mil millones de masas solares de polvo interestelar.
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La galaxia brilla tanto por este intenso estallido de formación estelar como por el creciente agujero negro supermasivo situado en su centro. Se considera que el agujero negro es un nuevo tipo de agujero negro primordial, muy cubierto de "polvo" cósmico, que emite casi toda su luz en el infrarrojo medio del espectro electromagnético.
Los investigadores también han descubierto que este agujero negro supermasivo en crecimiento (denominado a menudo núcleo galáctico activo) genera un potente chorro de material que se desplaza a una velocidad cercana a la de la luz a través de la galaxia que lo alberga.
En la actualidad, en el centro de casi todas las galaxias hay agujeros negros con masas entre millones y miles de millones de veces superiores a la de nuestro Sol. Cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos sigue siendo un misterio para los científicos, sobre todo porque varios de estos objetos se han encontrado cuando el Universo era muy joven.
Como la luz de estas fuentes tarda tanto en llegar hasta nosotros, las vemos tal y como existían en el pasado; en este caso, sólo 750 millones de años después del Big Bang, lo que equivale aproximadamente al 5% de la edad actual del Universo.
Lo más sorprendente de este nuevo objeto es que se ha detectado en una zona del cielo relativamente pequeña (menos de 10 veces el tamaño de la Luna llena), lo que sugiere que podría haber miles de fuentes similares en el Universo primitivo.
Se trata de un hallazgo totalmente inesperado a partir de datos anteriores. La única otra clase de agujeros negros supermasivos que conocíamos en el Universo primitivo eran los cuásares, agujeros negros activos relativamente poco ocultos por el polvo cósmico. Estos cuásares son extremadamente raros a distancias similares a la de COS-87259, con sólo unas pocas decenas localizados en todo el cielo.
El sorprendente descubrimiento de COS-87259 y su agujero negro plantea varias cuestiones sobre la abundancia de agujeros negros supermasivos muy primitivos, así como sobre los tipos de galaxias en los que suelen formarse. Ryan Endsley, autor principal del artículo y ahora becario postdoctoral en la Universidad de Texas en Austin, afirma en un comunicado:
"Estos resultados sugieren que los primeros agujeros negros supermasivos estaban a menudo muy oscurecidos por el polvo, quizá como consecuencia de la intensa actividad de formación estelar en sus galaxias anfitrionas. Esto es algo que otros han estado prediciendo desde hace algunos años, y es realmente agradable ver la primera evidencia observacional directa que apoya este escenario."
Se han encontrado objetos similares en el Universo actual más local, como el Arp 299 que se muestra aquí. En este sistema, dos galaxias chocan entre sí generando un intenso estallido estelar, así como un fuerte oscurecimiento del creciente agujero negro supermasivo en una de las dos galaxias.
Endsley añade: "Aunque nadie esperaba encontrar este tipo de objeto en el Universo primitivo, su descubrimiento supone un paso hacia una comprensión mucho mejor de cómo pudieron formarse agujeros negros de mil millones de masas solares en una época tan temprana de la vida del Universo, así como de cómo evolucionaron por primera vez las galaxias más masivas".
PJG