Un agujero negro sorprende a los científicos por su velocidad de crecimiento

Un equipo internacional detectó recientemente un agujero negro que crece a un ritmo sin precedentes. El fenómeno fue observado a unos 12.800 millones de años luz de la Tierra.

El objeto estudiado, denominado RACS J0320-35, tiene una masa equivalente a mil millones de soles. Su importancia radica en el ritmo con el que está absorbiendo materia y energía, lo que impone un nuevo desafío para la astrofísica. Las observaciones, publicadas en The Astrophysical Journal Letters, mostraron que el proceso de crecimiento de RACS J0320-35 supera en más del doble el llamado límite de Eddington.

Según la NASA, “este límite se relaciona con la cantidad máxima de luz que puede emitir el material que rodea un agujero negro, así como con la velocidad a la que puede absorber materia, de modo que su fuerza gravitacional hacia el interior y la presión hacia el exterior generada por el calor de la materia comprimida que cae hacia él se mantengan en equilibrio”.

El acceso a la información sobre RACS J0320-35 fue posible gracias a la tecnología avanzada del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, que logró registrar la emisión de grandes cantidades de rayos X provenientes del objeto. Este observatorio combinó sus registros con datos ópticos e infrarrojos, lo que permitió calcular tanto la masa actual del agujero negro como su velocidad media de crecimiento, que oscila entre 300 y 3.000 masas solares cada año.

Los especialistas explican el mecanismo físico que limita el crecimiento de estos objetos: el límite de Eddington es una especie de “barrera natural” creada por la presión de la radiación generada al absorber materia. Si esa presión se vuelve demasiado fuerte, se supone que frena y estabiliza el proceso de aumento de masa. El equipo detectó que RACS J0320-35 opera muy por encima de ese límite, sin señales de inestabilidad.

El estudio fue liderado por Luca Ighina, investigador del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian. En palabras de Ighina: “Fue un poco impactante ver cómo este agujero negro crecía tanto más rápido de lo que la física permite en teoría”.

Un “laboratorio natural” para estudiar cuásares y evolución galáctica

Este agujero negro es también un cuásar, es decir, un centro galáctico supermasivo con una actividad energética tan intensa que brilla mucho más que toda su galaxia anfitriona. Según los datos del equipo, este cuásar expulsa chorros de partículas a velocidades próximas a la luz, una característica poco frecuente que ofrece un escenario privilegiado para investigar los límites de la física bajo condiciones extremas.

La secuencia de descubrimientos incluyó el uso de varios instrumentos globales, como el radiotelescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder y el Telescopio Gemini-Sur de Cerro Pachón, en Chile, que ayudaron a precisar la distancia y la posición exacta de RACS J0320-35.

Hasta ahora, la hipótesis predominante señalaba que los agujeros negros supermasivos solo podían formarse si al principio de su vida tenían ya una masa equivalente a decenas de miles de soles. Pero el ritmo de crecimiento registrado en RACS J0320-35 abre la puerta a otras explicaciones. Tal como mencionó Alberto Moretti, del INAF-Osservatorio Astronomico di Brera de Italia, “al conocer la masa del agujero negro y calcular su velocidad de crecimiento, podemos calcular a la inversa su masa al nacer. Con este cálculo, podemos probar diferentes ideas sobre el origen de los agujeros negros”.

Con este enfoque, el equipo infiere que RACS J0320-35 pudo haber surgido de forma más común, por el colapso de una única estrella muy masiva, con un peso inicial menor a los 100 soles. La clave habría sido el proceso de absorción acelerada durante cientos de millones de años.

¿Qué implica este descubrimiento para la astronomía?

El comportamiento de RACS J0320-35 y otros objetos similares implica que los agujeros negros “super-Eddington” pueden haber sido más habituales de lo que se pensaba en el universo temprano. Además, su crecimiento acelerado parece estar vinculado a la producción de enormes chorros de energía, una incógnita adicional que inquieta a los científicos.

Thomas Connor, también del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, expresó una de las principales inquietudes que deja este trabajo: “¿Cómo creó el universo la primera generación de agujeros negros? Esta sigue siendo una de las preguntas más importantes de la astrofísica y este objeto nos ayuda a encontrar la respuesta”.

Los autores consideran que su investigación servirá para corregir los modelos sobre la evolución de los agujeros negros y generar nuevos estudios en el futuro.