Utilizando observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST), los investigadores calcularon que la masa del gigante inactivo era aproximadamente 6 mil millones de veces la del Sol.
Un agujero negro inactivo reside en el centro de la galaxia gigante MRG-M0138, a unos 10 mil millones de años luz de la Tierra.
Esta galaxia parece haber existido cuando el universo tenía sólo unos 3 mil millones de años, lo que brinda a los investigadores una oportunidad única de estudiar el crecimiento de los agujeros negros durante una etapa clave en la evolución del universo.
Este avance fue posible combinando las capacidades avanzadas de obtención de imágenes del JWST con lentes gravitacionales, un efecto de aumento natural producido por los cúmulos de galaxias en primer plano.
El descubrimiento proporciona una de las pruebas más sólidas hasta el momento de que los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas ya estaban evolucionando juntos en el universo primitivo.
Una nueva forma de estudiar los agujeros negros inactivos
A diferencia de los agujeros negros que se alimentan activamente, que pueden detectarse por la intensa radiación que producen al consumir el gas circundante, los agujeros negros inactivos emiten poca o ninguna energía visible. Esto dificulta considerablemente la identificación y el estudio de dichos objetos.
Para superar este desafío, el equipo de investigación midió el movimiento de las estrellas cerca del centro de MRG-M0138. La gravedad del agujero negro hace que las estrellas cercanas se muevan a altas velocidades, lo que permite a los astrónomos estimar indirectamente la masa del agujero negro.
Esta técnica se ha utilizado anteriormente para medir agujeros negros en galaxias relativamente cercanas. Sin embargo, aplicar esto a galaxias a miles de millones de años luz de distancia no fue posible con la tecnología existente hasta la llegada del JWST.
Las lentes gravitacionales proporcionan magnificación cósmica
El factor clave detrás de este descubrimiento fueron las lentes gravitacionales. MRG-M0138 se encuentra detrás de un enorme cúmulo de galaxias cuya gravedad curva y magnifica la luz de galaxias distantes.
El efecto de lente amplió la apariencia de MRG-M0138 aproximadamente 30 veces, lo que le permitió resolver detalles que no se podían observar con JWST.
Esto ha permitido a los astrónomos estudiar el movimiento de las estrellas dentro de la región dominada gravitacionalmente de un agujero negro (a menudo llamada esfera de influencia).
Al combinar estas dos poderosas herramientas, los investigadores pudieron realizar una de las mediciones de agujeros negros más difíciles jamás intentadas.
Información sobre la evolución de las galaxias.
El descubrimiento proporciona pistas importantes sobre cómo se formaron y crecieron los agujeros negros más grandes en la historia temprana del universo.
Los astrónomos han observado durante mucho tiempo que existe una estrecha relación entre la masa del agujero negro en el centro de una galaxia y las características de la galaxia circundante.
Sin embargo, determinar si esta conexión existió hace miles de millones de años ha resultado difícil debido a la falta de mediciones directas desde el espacio distante.
Los agujeros negros inactivos recientemente medidos sugieren que algunas de las galaxias más densas pueden haber experimentado un rápido crecimiento de agujeros negros en las primeras etapas de la historia del universo. Esto respalda la idea de que los agujeros negros desempeñaron un papel importante en la configuración del desarrollo de las galaxias.
Los investigadores también creen que MRG-M0138 probablemente alguna vez fue el hogar de un poderoso cuásar. En esa etapa, la enorme cantidad de energía liberada por el creciente agujero negro puede haber calentado o expulsado el gas necesario para la formación de estrellas. Este proceso podría explicar por qué tanto la galaxia como su agujero negro central están actualmente inactivos.
Los futuros telescopios podrían revelar más gigantes ocultos
Si bien esta medición marca un hito importante, los astrónomos esperan que se produzcan muchos más descubrimientos.
Los científicos ya están analizando observaciones adicionales del JWST de galaxias similares. Se espera que futuras misiones, incluido el satélite Euclid y el telescopio espacial romano Nancy Grace, descubran más ejemplos de lentes gravitacionales en todo el universo.
Mientras tanto, el Telescopio Gigante de Magallanes, actualmente en construcción en Chile, proporcionará una precisión aún mayor para estudiar el movimiento de las estrellas en galaxias distantes.
Al aplicar estas técnicas a una muestra más grande de galaxias, los investigadores esperan comprender cómo se formaron los agujeros negros inactivos más masivos, qué tan rápido crecieron y cómo influyeron en la evolución de las galaxias a lo largo de la historia del universo.
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