Detectan un agujero negro que crece más rápido de lo previsto: sus impactantes características

Un grupo de astrónomos, encabezados por científicos de la Universidad de Waseda y la Universidad de Tohoku, identificó en el universo temprano una galaxia distante alimentada por uno de los agujeros negros supermasivos de más rápido crecimiento jamás documentados para su rango de masa.

La peculiaridad de este fenómeno, revelada gracias a observaciones realizadas con el Telescopio Subaru, reside en una luminosidad inusitada en rayos X y la presencia de una potente emisión de radio procedente de su chorro. Esta conjunción de rasgos desafía modelos teóricos que sostenían la imposibilidad de que dichas características coexistieran en una misma etapa evolutiva.

Los especialistas sugirieron que este hallazgo marca un hito para entender el crecimiento inesperado de los agujeros negros supermasivos durante el universo temprano.

Tanto la corona radiante de rayos X como el chorro energético de radio permanecieron activos de manera simultánea, aunque solo por un intervalo limitado antes de que el sistema alcanzara un estado más estable. Esta ventana de observación sin precedente contribuye, en palabras del equipo, a esclarecer la rapidez con la que los agujeros negros masivos lograron ensamblarse en las primeras etapas de la evolución cósmica.

En declaraciones recogidas por el estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal, Sakiko Obuchi, autora principal e investigadora de la Universidad de Waseda, enfatizó: “Este descubrimiento podría acercarnos a la comprensión de cómo se formaron tan rápidamente los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. Queremos investigar qué impulsa las emisiones de rayos X y radio inusualmente intensas, y si se han ocultado objetos similares en los datos del estudio”.

Los agujeros negros supermasivos poseen masas que oscilan entre millones y miles de millones de veces la del Sol y ocupan el centro de la mayoría de galaxias. Su crecimiento se produce mediante la atracción del gas circundante, el cual, al girar en espiral hacia el interior, genera un disco de acreción.

Esta materia también puede alimentar una región densa y caliente denominada corona, responsable fundamental de la emisión de rayos X, y, en diversos casos, mantener un chorro que irradia en frecuencias de radio. Cuando estos agujeros negros se hallan en pleno proceso de alimentación y alcanzan altos niveles de brillo, se identifican como cuásares.

Un interrogante clave no resuelto por la astrofísica concierne al mecanismo que permitió a algunos de estos agujeros negros alcanzar masas tan elevadas en etapas tan primigenias de la historia cósmica. La respuesta pasa, según los modelos existentes, por eventos de acreción super-Eddington, es decir, procesos en que el ritmo de captación de materia por parte del agujero negro supera la barrera teórica marcada por la luminosidad que genera la radiación contenida en el gas circundante.

En condiciones normales, esta radiación ejercería una presión suficiente para expulsar parte del gas y limitar el crecimiento del agujero negro al llamado “límite de Eddington”. No obstante, ciertos escenarios excepcionales permiten que la acumulación se acelere mucho más allá de ese umbral, conduciendo a aumentos de masa en escalas temporales cósmicas restringidas.

Los resultados ubicaron a este cuásar unos 12.000 millones de años atrás, en una fase muy temprana del universo.

Uno de los aspectos más insólitos radica en la espectacular actividad multibanda detectada: la luminosidad en rayos X se mantiene muy elevada, al igual que la intensidad de la emisión en radio generada por el chorro energético. El objeto estudiado contradice abiertamente estas expectativas, evidenciando que resulta posible mantener una corona brillante y un chorro poderoso mientras el agujero negro incrementa su masa a un ritmo excepcional.

La interpretación propuesta por los autores sugiere que el fenómeno podría corresponder a una fase de transición breve e inestable, desencadenada por una repentina entrada de gas que catapultó la tasa de acreción por encima del límite tradicional. En este escenario dinámico, el sistema logra sostener de forma simultánea una potente actividad en rayos X y radio, hasta que el flujo de material y energía se estabiliza. Este hallazgo otorga un marco crucial para interrogar los modelos físicos de acreción extrema y emisión de chorros en los primeros miles de millones de años del universo.

El impacto de estos chorros trasciende la mera existencia del agujero negro. Los chorros energéticos pueden transferir energía al medio galáctico circundante, alterando el equilibrio y afectando el ritmo de formación estelar en la galaxia anfitriona. Esta interacción resulta determinante para la coevolución de galaxias y sus agujeros negros centrales.

El descubrimiento también anima a buscar sistemas análogos en otros conjuntos de datos astronómicos. Tal como expresó Sakiko Obuchi de la Universidad de Waseda: “Queremos investigar qué impulsa las emisiones de rayos X y radio inusualmente intensas, y si se han ocultado objetos similares en los datos del estudio”.