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Buenos Aires » Infobae
Fecha: 03/09/2025 13:01
Las observaciones del Telescopio Espacial James Webb se centran en un pequeño punto rojo conocido como QSO1, que data de hace más de 13 000 millones de años (NASA/Lukas Furtak/Rachel Bezanson) El Telescopio Espacial James Webb (JWST) volvió a colocar a la ciencia frente a un dilema que podría modificar nuestra comprensión del universo. Astrónomos identificaron un agujero negro supermasivo en los albores cósmicos con características tan singulares que no encajan en las teorías tradicionales. Se trata de QSO1, un objeto detectado a más de 13.000 millones de años luz, cuando el universo apenas tenía 700 millones de años, cuya naturaleza apunta a un posible origen primordial, es decir, a formarse en la primera fracción de segundo después del Big Bang. El hallazgo de QSO1 mostró un agujero negro con 50 millones de masas solares y un halo de gas menor a la mitad de su tamaño, algo sin precedentes - NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)/Handout via REUTERS “Este agujero negro está prácticamente desnudo”, señaló Roberto Maiolino, cosmólogo de la Universidad de Cambridge. La descripción gráfica apunta al detalle que lo convierte en un caso tan llamativo: apenas lo rodea un halo de gas y polvo, sin una galaxia anfitriona masiva como ocurre en los ejemplos conocidos en épocas posteriores. Esa escasez de material alrededor lo distingue de los agujeros negros centrales en galaxias como la Vía Láctea, donde la proporción entre el coloso central y su entorno es radicalmente distinta. El hallazgo no es menor. “Estos resultados suponen un cambio de paradigma”, agregó Maiolino. La frase resume la magnitud del desafío: si se confirma que QSO1 corresponde a un agujero negro primordial, las teorías predominantes sobre la secuencia de formación de estrellas, galaxias y agujeros negros quedarían en entredicho. Los astrónomos detectaron que QSO1 está rodeado solo de hidrógeno y helio, lo que indica la ausencia de formación estelar significativa - Melissa Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA)/Handout via REUTERS El rompecabezas de los gigantes tempranos Durante décadas, la hipótesis dominante sostuvo que primero aparecieron las estrellas masivas, luego las galaxias y, como consecuencia del colapso de aquellas primeras generaciones de astros, surgieron los agujeros negros. Bajo ese esquema, los agujeros negros primordiales eran una posibilidad especulativa, propuesta por Stephen Hawking en los años setenta, pero sin evidencias que los sostuvieran. El JWST cambió el panorama. Sus observaciones detalladas permiten analizar la composición química y la dinámica de estos objetos a distancias impensadas hasta hace pocos años. En el caso de QSO1, los investigadores calcularon que el agujero negro posee una masa de unos 50 millones de soles, mientras que el material que lo circunda equivale a menos de la mitad de esa cifra. “Esto está en marcado contraste con lo que observamos en nuestro universo local, donde los agujeros negros en el centro de las galaxias [como la Vía Láctea] son aproximadamente mil veces menos masivos que su galaxia anfitriona”, explicó Maiolino. En el universo actual los agujeros negros centrales son mucho menos masivos que sus galaxias, pero QSO1 muestra la relación completamente inversa (CfA/Melissa Weiss/Handout via REUTERS ) El desbalance se acentúa si se considera que la galaxia en la que se ubica QSO1 es diminuta y químicamente prístina. Los análisis revelaron que apenas contiene hidrógeno y helio, los elementos más abundantes tras el Big Bang, pero carece de los metales pesados que las estrellas forjan en sus núcleos y dispersan al explotar como supernovas. Según Maiolino, “QSO1 es extremadamente pobre en abundancia de oxígeno, menos del 1% del valor solar, y lo convierte en uno de los sistemas químicamente menos evolucionados encontrados en el universo temprano”. “Dado que las primeras generaciones de estrellas producen oxígeno rápidamente, el bajísimo enriquecimiento químico indica que la galaxia anfitriona de este agujero negro debe estar bastante poco evolucionada. Este es un hallazgo notable, ya que nos indica que los agujeros negros masivos pueden formarse y alcanzar un tamaño considerable en el universo primitivo sin que se produzca una gran formación estelar”, añadió Maiolino. El telescopio James Webb permitió observar un agujero negro supermasivo muy temprano en el universo, con apenas 700 millones de años de edad (NASA) Ese empobrecimiento químico implica que la galaxia apenas experimentó formación estelar. La consecuencia es clara: el agujero negro no pudo crecer a partir de fusiones sucesivas de objetos nacidos de estrellas moribundas. Se trata, entonces, de un candidato fuerte a representar un agujero negro que emergió de manera distinta, quizá como resultado de fluctuaciones de densidad en los primeros instantes del cosmos. La presencia de semejante objeto tan pronto después del Big Bang refuerza la idea de que hubo un camino alternativo para la formación de los primeros colosos cósmicos. “Aquí estamos presenciando la formación de un agujero negro masivo sin una gran galaxia, según lo que podemos deducir de los datos”, sostuvo Maiolino. Un desafío al límite de la física El descubrimiento refuerza la hipótesis de los agujeros negros primordiales, propuestos por Stephen Hawking pero nunca confirmados hasta ahora (Pexel) El caso de QSO1 reavivó el debate sobre cómo los agujeros negros lograron alcanzar tamaños supermasivos en tan poco tiempo. El escenario clásico plantea que los restos de las primeras estrellas colapsadas dieron origen a agujeros negros de decenas de masas solares, que luego crecieron mediante acreción de gas y fusiones con otros. Pero este mecanismo enfrenta una restricción conocida como límite de Eddington. “El escenario estándar es que los agujeros negros supermasivos se originen a partir de remanentes estelares, agujeros negros con masas de varias decenas de masas solares, y luego crezcan hasta alcanzar masas muy grandes mediante la acreción de gas del medio circundante. Sin embargo, existe un límite teórico en el que los agujeros negros pueden acrecentar gas y crecer”, explicó Hannah Uebler, investigadora de la Universidad de Cambridge. Y agregó: “La luz emitida por el disco de acreción ejerce presión sobre el gas entrante, contrarrestando así el efecto de la gravedad. Si la presión de radiación supera la atracción gravitatoria del agujero negro sobre el gas, es entonces cuando la acreción debe detenerse (en teoría)”. Bajo esa condición, no habría tiempo suficiente en apenas 700 millones de años para que un agujero negro diminuto alcanzara la masa observada en QSO1. QSO1 tiene una galaxia anfitriona diminuta y pobre en metales, lo que revela que apenas hubo estrellas que explotaran en supernovas en ese entorno ( NASA) “En términos muy simples, en épocas tan tempranas del universo no hubo tiempo suficiente para producir tales monstruos a partir de pequeñas semillas y con un crecimiento restringido por el límite de Eddington”, dijo Uebler. Frente a esa limitación, los astrónomos exploran distintos escenarios. Uno es el llamado colapso directo: nubes masivas de gas primigenio podrían haberse derrumbado sin fragmentarse en estrellas, creando agujeros negros de unas 100.000 masas solares desde el inicio. Otro plantea que las primeras galaxias extremadamente densas en estrellas permitieron fusiones rápidas de astros y remanentes que originaron agujeros negros intermedios. Un tercer camino sugiere que algunos agujeros negros iniciales crecieron a ritmos superiores al límite de Eddington, en episodios de “superacreción” breves pero muy efectivos. El límite de Eddington plantea que un agujero negro no debería crecer tan rápido, sin embargo QSO1 desafía ese principio fundamental de la física (NASA/Aurore Simonnet, Sonoma State University/Handout via REUTERS) Maiolino reconoció, sin embargo, que “en la mayoría de las simulaciones y modelos que involucran estos mecanismos, es muy difícil reproducir simultáneamente la altísima masa del agujero negro, la altísima relación entre la masa del agujero negro y la masa de la galaxia y, fundamentalmente, la muy baja metalicidad de QSO1”. Es decir, ninguno de estos escenarios encaja a la perfección. Allí entra en juego la hipótesis de los agujeros negros primordiales. Según este marco, durante la primera fracción de segundo tras el Big Bang, algunas regiones del universo eran más densas y colapsaron directamente en agujeros negros. Lewis Prole, investigador de la Universidad de Maynooth, recordó que “como se sugirió por primera vez en la década de 1960, una población de agujeros negros primordiales podría haberse formado incluso antes que las primeras estrellas”. Estos objetos podrían haber sido las semillas iniciales de los agujeros negros supermasivos que hoy detecta el JWST. Su ventaja es doble: nacieron ya con masas importantes y además tendrían a agruparse de manera natural, lo que habría favorecido fusiones tempranas. Uebler lo resumió al afirmar que “los agujeros negros primordiales pueden surgir del universo primigenio siendo prácticamente ya muy masivos”. Científicos anticipan que los futuros detectores de ondas gravitacionales ayudarán a confirmar si los agujeros negros primordiales realmente existen (JWST) El caso de QSO1 parece ajustarse a esta explicación: un agujero negro gigantesco, en una galaxia diminuta, con gas prístino y sin señales de actividad estelar intensa alrededor. Todo en un escenario en el que apenas transcurrieron 700 millones de años desde el Big Bang. Un hallazgo así no solo interpela a la astrofísica, también impacta en la física fundamental. Andrew Pontzen, cosmólogo de la Universidad de Durham, lo advirtió: “Un origen primordial confirmado de los agujeros negros tendría profundas implicaciones para las leyes fundamentales de la física”. La carrera por confirmar la hipótesis Los especialistas saben que, por el momento, las pruebas son indirectas. El JWST permite detectar objetos extremadamente distantes y analizar su composición, pero confirmar el origen primordial de QSO1 requerirá evidencia más contundente. Maiolino reconoció que “una prueba definitiva del escenario del agujero negro primigenio provendría de la detección de agujeros negros tan masivos en épocas incluso anteriores del universo”. El descubrimiento de QSO1 podría cambiar el orden de la historia cósmica, colocando a los agujeros negros antes que las primeras estrellas y galaxias (NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani/Handout via REUTERS ) Esa es precisamente la próxima frontera. Si se encuentran agujeros negros de gran tamaño en épocas aún más tempranas, cuando la formación de estrellas apenas empezaba, la hipótesis ganará fuerza. Además, la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales, sensibles a señales procedentes de cualquier rincón del cosmos, podría identificar fusiones de agujeros negros primordiales y ofrecer la confirmación esperada. Mientras tanto, los modelos teóricos deberán seguir ajustándose. Se necesitan simulaciones más precisas que incorporen variables como la metalicidad ultrabaja, la relación entre masa de agujero negro y masa galáctica, y las condiciones ambientales del universo temprano. Observaciones de mayor resolución también serán claves para determinar cuántas estrellas había en las inmediaciones de QSO1 y qué papel desempeñaron en su evolución. El hallazgo del JWST representa un punto de inflexión. La detección de un agujero negro tan grande, en una galaxia tan pequeña y poco evolucionada, obliga a repensar los relatos sobre los primeros capítulos del cosmos. La historia del universo quizá deba escribirse con un nuevo orden: primero los agujeros negros, después las estrellas y finalmente las galaxias. El James Webb ya demostró que su capacidad de ver más lejos en el tiempo no solo amplía el horizonte de lo observable, también sacude las certezas. QSO1, el agujero negro casi desnudo, se convirtió en un símbolo de ese giro inesperado. Si los indicios se confirman, será el emblema de una nueva forma de comprender el origen del todo.
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