Astrónomos detectan el agujero negro dormido más lejano hasta la fecha

No brillaba como un quásar, no devoraba gas con una violencia visible ni lanzaba señales fáciles de reconocer por los científicos. Estaba casi apagado, escondido en el centro de una galaxia rojiza y deformada por la gravedad. Aun así, un equipo internacional de astrónomos ha logrado medirlo.

El hallazgo, publicado en Science, sitúa el agujero negro dormido más lejano detectado hasta ahora en el corazón de MRG-M0138, una galaxia observada cuando el universo tenía apenas unos 3.000 millones de años. Su masa ronda los 6.000 millones de soles.

La cifra impresiona por sí sola, pero la verdadera revolución está en cómo se ha conseguido detectar. Los agujeros negros no emiten luz, de modo que solo suelen delatarse cuando la materia que cae hacia ellos se calienta y libera una radiación enorme. Esa actividad convierte a algunos en faros cósmicos.

Aquí ocurría justo lo contrario. El monstruo central de MRG-M0138 no estaba alimentándose de forma apreciable. No había un disco brillante que señalara su presencia ni un núcleo activo fácil de detectar. Para encontrarlo, los investigadores tuvieron que mirar el comportamiento de las estrellas de alrededor.

Como detectives llegaron a una conclusión concreta. Si las estrellas del centro de una galaxia se mueven más deprisa de lo esperable, algo muy masivo está tirando de ellas. Midiendo esas velocidades, pueden calcular la masa del objeto invisible que gobierna la región central.

"Al estudiar cómo se mueven colectivamente las estrellas en el núcleo de esta galaxia lejana, hemos podido medir la masa de su agujero negro supermasivo, que de otro modo sería indetectable", afirma Richard Ellis, profesor de Física y Astronomía en la University College London (UCL) y uno de los autores del descubrimiento.

Esta técnica, conocida como dinámica estelar, ya se ha usado para estudiar agujeros negros cercanos, incluido el del centro de la Vía Láctea. Lo extraordinario es haberla aplicado a una galaxia situada a más de 10.000 millones de años luz, una distancia que hasta hace poco parecía fuera de alcance para este tipo de mediciones.

El salto ha sido posible por una combinación poco común: el telescopio espacial James Webb y una lupa natural fabricada por el propio universo. Entre la Tierra y MRG-M0138 hay un cúmulo de galaxias cuya gravedad curva y amplifica la luz de la galaxia lejana, multiplicando su imagen.

Ese efecto, llamado lente gravitacional, funciona como un telescopio cósmico. En este caso, agrandó la imagen unas 30 veces, lo suficiente para que Webb pudiera estudiar detalles internos que de otro modo habrían quedado mezclados en una mancha roja, demasiado pequeña y borrosa.

Con el instrumento NIRSpec del James Webb, los investigadores analizaron cómo se movían las estrellas en distintas zonas de la imagen ampliada. No estaban viendo el agujero negro, sino su huella en el cosmos: el modo en que su gravedad aceleraba las estrellas dentro de su esfera de influencia.

El resultado cambia el terreno de juego. Hasta ahora, la galaxia más lejana estudiada con una técnica comparable estaba a unos 700 millones de años luz. MRG-M0138 está unas 15 veces más lejos, lo que permite mirar una etapa mucho más temprana de la historia cósmica.

También plantea una pregunta incómoda para la física actual: ¿cómo pudo crecer tanto un agujero negro cuando el universo todavía era tan joven? Seis mil millones de masas solares a los 3.000 millones de años del cosmos sugieren una infancia acelerada, quizá marcada por una fase anterior de quásar muy luminoso.

El monstruo que apagó su propia galaxia

La propia galaxia parece contar esa historia. MRG-M0138 no solo contiene un agujero negro dormido; también está prácticamente apagada en términos de formación estelar. Apenas fabrica nuevas estrellas. Eso encaja con una idea cada vez más sólida: algunos agujeros negros no solo crecen dentro de las galaxias, también pueden ayudar a alterarlas es ete nivrl tan drástico.

Cuando un agujero negro supermasivo se alimenta con rapidez, libera energía capaz de calentar, dispersar o expulsar el gas que las galaxias necesitan para seguir formando estrellas. Es como si el motor central hubiera tenido una etapa feroz y, después de consumir o barrer su combustible, hubiera dejado una ciudad cósmica envejecida.

Este caso además ofrece otra rareza: un agujero negro supermasivo inactivo en el universo temprano. Los quásares son llamativos y relativamente fáciles de encontrar; los agujeros negros dormidos, en cambio, se esconden mejor y pueden dar una imagen más completa de la población real.

Si el Webb y futuras observaciones encuentran más cuerpos así, los astrónomos podrán comparar agujeros negros activos y apagados en distintas épocas. Eso ayudaría a reconstruir cuándo crecieron, cuándo dejaron de alimentarse y hasta qué punto participaron en el final de la formación estelar de sus galaxias.