Un agujero negro supermasivo sorprende al Webb en una galaxia apenas 570 millones de años después del Big Bang

El telescopio espacial James Webb ha detectado un agujero negro supermasivo en pleno crecimiento dentro de una galaxia formada solo 570 millones de años después del Big Bang.

El hallazgo, publicado en Nature Communications, aporta una clave inesperada para entender las misteriosas Little Red Dots, un grupo de pequeñas galaxias extremadamente jóvenes y rojizas cuya abundancia y luminosidad venían desconcertando a los astrónomos.

La masa descomunal del agujero negro en CANUCS-LRD-z8.6, muy superior a la esperada para un universo tan temprano, sugiere que estos objetos pudieron crecer a un ritmo mucho más rápido que sus galaxias anfitrionas.

Los “puntos rojos” que inquietan a la astronomía

A lo largo de sus tres primeros años de observación, el telescopio James Webb ha detectado un número creciente de objetos muy pequeños, extremadamente distantes y sorprendentemente rojos.

Son las llamadas Little Red Dots (LRD), fuentes tenues en el cielo profundo que han despertado un gran interés porque no encajan del todo con los modelos de evolución galáctica.

Su brillo, su color y su abundancia desconciertan a la comunidad científica, que sospecha que tras esa apariencia uniforme podrían esconderse distintos tipos de galaxias primordiales.

La identificación de un agujero negro activo en CANUCS-LRD-z8.6 aporta una pista esencial para desenredar esa diversidad y comprender qué procesos estaban operando en el cosmos apenas unos cientos de millones de años después de su origen.

Una firma espectral que revela un crecimiento acelerado

El avance se ha producido gracias al espectrógrafo NIRSpec, uno de los instrumentos clave del Webb para analizar la luz de los objetos más remotos. En este caso, la señal obtenida delata la presencia de gas altamente ionizado que gira rápidamente en torno a un punto central, una firma clara de un agujero negro que está devorando materia.

La calidad de los datos ha permitido estimar la masa del objeto con una precisión inusual para distancias tan extremas, revelando que no solo es grande, sino que crece con una rapidez que desafía las estimaciones teóricas.

Como explica Roberta Tripodi, investigadora de las universidades de Liubliana y Roma, “hemos observado una galaxia de menos de 600 millones de años y, aun así, su agujero negro crece mucho más deprisa de lo que esperaríamos”. Un comportamiento que obliga a preguntarse por los mecanismos físicos que permitieron el nacimiento y expansión de estos gigantes en tan poco tiempo.

Un agujero negro sobredimensionado para una galaxia primitiva

El equipo ha podido, además, analizar las propiedades físicas de la galaxia a partir de la distribución de energía registrada en diversas longitudes de onda.

Los resultados indican que CANUCS-LRD-z8.6 es compacta, contiene muy pocos elementos pesados -señal de que está todavía en un estado evolutivo temprano- y no ha generado una gran masa estelar.

Al comparar la masa del agujero negro con la de sus estrellas, los científicos encontraron una desproporción notable: el agujero negro es demasiado grande para lo que cabría esperar en una galaxia tan joven y ligera.

Esta combinación convierte al objeto en un caso de estudio excepcional, una ventana directa a los procesos de crecimiento desbocado que, aparentemente, marcaron los primeros compases del universo.

La relación clásica entre galaxias y agujeros negros salta por los aires

Desde hace décadas, los astrónomos observan que la masa de una galaxia y la de su agujero negro central siguen una relación estrecha: cuanto mayor es una, mayor tiende a ser el otro. Esta simetría ha sido clave para entender cómo evolucionan ambos sistemas de forma conjunta.

Sin embargo, CANUCS-LRD-z8.6 rompe ese patrón. Pese a ser la galaxia más masiva encontrada en un momento tan temprano, su agujero negro es todavía más grande de lo previsto, un auténtico fuera de escala.

Como subraya Nicholas Martis, coautor del estudio, “el agujero negro está sobredimensionado respecto a su masa estelar, y eso sugiere que crecieron antes y más deprisa que las propias galaxias que los albergan”.

La constatación de que estos gigantes pudieron desarrollarse de manera acelerada obliga a replantear buena parte de los modelos que describen la formación cósmica en el primer medio millar de millones de años tras el Big Bang.

Próximos pasos: Webb y ALMA apuntan al universo más profundo

La investigación no termina aquí. El equipo planea nuevas observaciones tanto con el telescopio Webb como con el conjunto de antenas ALMA, en el desierto de Atacama. El objetivo es estudiar el gas frío y el polvo presentes en la galaxia para afinar el cálculo de la masa del agujero negro y comprender mejor los mecanismos que impulsaron su rápido crecimiento.

Como explica Maruša Bradač, responsable del grupo de investigación, “esperamos encontrar más galaxias como esta que nos ayuden a reconstruir el origen de los primeros agujeros negros supermasivos y su relación con la formación de las primeras estructuras luminosas del universo”.

A medida que el Webb sigue rastreando el cosmos temprano, los astrónomos esperan nuevas sorpresas que permitan reconstruir con mayor detalle los procesos que dieron forma al universo que hoy conocemos, incluidos los cuásares que iluminan el cielo profundo y que tuvieron su origen en estos primeros monstruos cósmicos.