Observan, por primera vez, cómo seis galaxias «alimentan» a un enorme agujero negro poco después del Big Bang

Los astrónomos que escrutan los confines del Universo llevan años peleando con un misterio aparentemente inexplicable: la presencia de enormes agujeros negros supermasivos en el Universo temprano, poco después del Big Bang. La cuestión es la siguiente: si los agujeros negros van haciéndose paulatinamente más y más grandes a medida que «devoran» la materia que les rodea, ¿cómo pudieron esos gigantes haber tenido tiempo de hacerse tan grandes cuando el Universo era aún tan joven?

Ahora, y por primera vez, un equipo internacional de astrónomos, encabezado por Marco Mignoli, del Instituto Nacional de Astrofísica en la Universidad de Bologna, en Italia, y en el que también participa el investigador español Lluís Companys, del Instituto Catalán de Investigación y Ciencias Avanzadas (ICREA), han encontrado una «telaraña» de seis galaxias «alimentando» a un agujero negro supermasivo de más de mil millones de masas solares cuando el Universo apenas tenía 900 millones de años de edad (en la actualidad tiene 13.700 millones de años).

El hallazgo, para el que los investigadores utilizaron el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo del Sur (ESO), situado en Chile, acaba de publicarse en Astronomy & Astrophysics y podría ayudar a comprender cómo estos auténticos «monstruos» espaciales se formaron y llegaron a ser tan grandes en tan poco tiempo.

«Esta investigación -asegura Mignoli- fue impulsada principalmente por el deseo de comprender algunos de los objetos astronómicos más desafiantes: los agujeros negros supermasivos del Universo temprano. Se trata de objetos realmente extremos y hasta la fecha no hemos conseguido una buena explicación para su existencia».

Las nuevas observaciones revelaron la presencia de varias galaxias alrededor del agujero negro, todas ellas «conectadas» a él por medio de filamentos, como si se tratara de una red de tubos de alimentación. Una auténtica «telaraña cósmica» de gas que se extiende hasta alcanzar más de 300 veces el tamaño de la Vía Láctea, nuestra galaxia. «Los filamentos son como los hilos de una inmensa telaraña -explica Mignoli-. Las galaxias permanecen y crecen allí donde esos filamentos se cruzan y las corrientes de gas, que alimentan tanto a las galaxias como al agujero negro, pueden fluir a lo largo de los filamentos».

La luz procedente de esta gran estructura en forma de red, con su enorme agujero negro en el centro, procede de una época en la que el Universo solo tenía 900 millones de años, una pequeña fracción de su edad actual. «Nuestro trabajo -dice por su parte Roberto Gilli, coautor del estudio- ha colocado una pieza importante en el rompecabezas en gran parte incompleto que es la formación y el crecimiento tan rápido tras el Big Bang de objetos tan extremos, aunque relativamente abundantes».

Según la teoría actual, los primeros agujeros negros debieron formarse tras el colapso de la primera generación de estrellas, y crecer después muy rápidamente para alcanzar masas de casi mil millones de soles en los primeros 900 millones de años de historia del Universo. Hasta ahora, los astrónomos se han estado esforzando para explicar de dónde estos oscuros colosos podrían haber sacado la cantidad suficiente de «alimento» para permitirles hacerse tan enormes en un tiempo tan breve.

La estructura recién descubierta ofrece ahora una respuesta probable: la «tela de araña» y las galaxias que contiene disponen de suficiente gas para proporcionar el alimento que el agujero negro necesita para convertirse rápidamente en un gigante supermasivo.

¿Pero cómo se formaron esas estructuras en forma de red? Los investigadores creen que la clave está en los masivos halos de materia oscura que rodean a la mayor parte de las galaxias y que facilitan su cohesión. Se cree que estas grandes regiones de materia invisible (sólo sabemos que está ahí por sus efectos gravitatorios) atraían enormes cantidades de gas en el Universo temprano. De este modo, es la materia oscura junto al gas disponible lo que hace posible que nazcan y crezcan estas estructuras en formas de red en las que tanto las galaxias como los agujeros negros pueden evolucionar.

«Nuestro hallazgo -afirma Colin Norman, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore y otro de los firmantes del estudio- respalda la idea de que los agujeros negros más distantes y masivos se formaron y crecieron dentro de grandes halos de materia oscura, formando estructuras a gran escala. La ausencia de detecciones anteriores de tales estructuras probablemente se debió a limitaciones en las observaciones».

De hecho, las seis galaxias recién detectadas se encuentran entre las más débiles que los telescopios actuales son capaces de observar. El descubrimiento necesitó múltiples observaciones de muchas horas con los mayores telescopios disponibles, incluido el VLT de ESO. Los científicos creen que lo que han visto es solo «la punta del iceberg», y que las pocas galaxias descubiertas hasta ahora alrededor del agujero negro supermasivo son solo las más brillantes.

Futuros instrumentos, como el Extremely Large Telescope de ESO, actualmente en construcción, podrán aprovechar esta investigación y observar muchas más galaxias más débiles y hoy inaccesibles alrededor de agujeros negros. ¿Estamos ante el fin de este misterio?

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