Cuando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) comenzó a observar las primeras galaxias del universo, uno de los hallazgos más sorprendentes fue la aparente existencia de agujeros negros supermasivos mucho más grandes de lo que permitían explicar los modelos actuales de evolución cósmica. Aquellos objetos parecían haber alcanzado masas descomunales en un periodo extraordinariamente corto tras el Big Bang, generando uno de los mayores desafíos para la astrofísica moderna.
Ahora, un estudio publicado en la revista Astronomy & Astrophysics plantea una explicación que podría aliviar esa tensión: quizá esos agujeros negros nunca fueron tan gigantes como parecían.
Desde hace décadas, los científicos calculan la masa de un agujero negro observando el movimiento del gas que gira a su alrededor. Cuanto más rápido orbita ese material, mayor es la gravedad del objeto y, por tanto, mayor su masa estimada. Este método ha demostrado ser fiable para los agujeros negros relativamente cercanos. Sin embargo, cuando se aplicó a los objetos descubiertos por el James Webb en el universo primitivo, los resultados fueron sorprendentes.
Muchos parecían contener agujeros negros enormes alojados en galaxias todavía pequeñas y jóvenes, una combinación difícil de explicar porque, según los modelos actuales, simplemente no habría habido tiempo suficiente para que crecieran tanto. Al mismo tiempo apareció un segundo enigma: muchos de esos supuestos gigantes apenas emitían rayos X, algo muy extraño para agujeros negros que, en teoría, deberían estar alimentándose intensamente.
El nuevo trabajo, liderado por Alessandro Trinca, del Observatorio Astronómico del INAF en Roma, propone que ambos misterios podrían tener un mismo origen. Los investigadores sugieren que muchos de estos objetos estarían experimentando un proceso conocido como acreción super-Eddington, una situación en la que el agujero negro absorbe materia a una velocidad superior al límite considerado "normal" por la teoría.
Cuando esto ocurre, la intensa alimentación modifica las características de la luz emitida por el disco de material que rodea al agujero negro. Como consecuencia, las líneas espectrales utilizadas para calcular su masa pueden resultar engañosas y hacer que el objeto parezca mucho más masivo de lo que realmente es.
Al mismo tiempo, este tipo de alimentación extrema también reduciría de forma natural la emisión de rayos X, resolviendo así el segundo gran enigma observado por el James Webb.
Dos escenarios posibles
Para comprobar su hipótesis, los investigadores reanalizaron catorce agujeros negros detectados por el telescopio James Webb que apenas emitían rayos X y descubrieron a través de su modelo que cada uno de ellos podía explicarse mediante dos posibilidades muy diferentes: la primera plantea que realmente sean agujeros negros gigantes, pero sorprendentemente inactivos, al alimentarse de muy poco gas y emitir escasa radiación.
La segunda, considerada mucho más probable por el estudio, sostiene que son agujeros negros bastante más pequeños, pero que están creciendo a un ritmo extraordinariamente rápido mediante acreción super-Eddington. Los análisis estadísticos favorecieron de forma clara esta segunda explicación en casi todos los casos estudiados.
Si esta hipótesis termina confirmándose mediante futuras observaciones, tendría importantes implicaciones para la cosmología al reducir una de las mayores discrepancias surgidas tras los primeros hallazgos del telescopio James Webb; de este modo, ya no sería necesario explicar cómo algunos agujeros negros alcanzaron miles de millones de masas solares en apenas unos cientos de millones de años, sino que, en su lugar, los científicos estarían observando objetos más modestos cuyo crecimiento extremadamente acelerado altera la forma en que los instrumentos interpretan sus propiedades.
Esto significaría que el problema no estaría en la teoría de formación de los agujeros negros, sino en la interpretación de determinadas señales luminosas procedentes del universo más remoto.
Lejos de restar importancia a los descubrimientos del telescopio James Webb, este estudio pone de manifiesto el enorme impacto científico que está teniendo.
Cada nueva observación del universo primitivo obliga a perfeccionar modelos físicos que durante décadas parecían consolidados. En este caso, la cuestión ya no sería si los agujeros negros crecieron "demasiado rápido", sino si los métodos tradicionales para medir su masa necesitan adaptarse a unas condiciones físicas muy distintas a las existentes en el universo actual.
Los propios autores reconocen que todavía quedan incógnitas por resolver. Su modelo no contempla, por ejemplo, la posible existencia de enormes nubes de gas capaces de bloquear parcialmente la emisión de rayos X, un factor que también podría influir en las observaciones.
Por ello, serán necesarias futuras campañas de observación en distintas longitudes de onda y análisis espectroscópicos más precisos para confirmar si estos agujeros negros realmente son más pequeños de lo estimado. @mundiario