El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha detectado el agujero negro supermasivo activo más distante hasta la fecha.
La galaxia que alberga la antigua agujero negroCEERS 1019, se formó bastante temprano en la historia del universo, solo 570 millones de años después el Big Bang. El agujero negro supermasivo activo en el centro de CEERS 1019 es inusual no solo por su edad y distancia, sino también porque pesa solo 9 millones de masas solares, lo que significa que es 9 millones de veces más pesado que el sol. Por lo general, la mayoría de los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo pesan más de mil millones de masas solares, lo que los hace más brillantes y fáciles de detectar.
El tamaño relativamente pequeño del agujero negro en el centro de CEERS 1019 es algo así como un rompecabezas. De acuerdo a un declaración del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, que administra las operaciones científicas de JWST, «todavía es difícil explicar cómo se formó tan pronto después de que comenzó el universo». Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros más pequeños deben haberse formado en los primeros días del universo, pero estas observaciones son las primeras en verlos con tanto detalle.
«Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que debe haber agujeros negros de menor masa en el universo primitivo. Webb es el primer observatorio que puede capturarlos tan claramente», dijo Dale Kocevski de Colby College en Waterville, Maine, quien dirigió uno de tres nuevos estudios que usó JWST para observar el universo distante. «Ahora pensamos que los agujeros negros de menor masa podrían estar por todas partes, esperando ser descubiertos».
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El agujero negro en CEERS 1019 fue descubierto utilizando datos recopilados por el Telescopio espacial James Webb como parte de la Encuesta Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), un programa de investigación diseñado para probar y validar métodos para mirar hacia atrás en la historia del universo en una región del espacio entre las constelaciones de Osa Mayor y Bootes. Los datos recopilados para la encuesta ya tienen a los astrónomos emocionados.
«Hasta ahora, la investigación sobre los objetos en el universo primitivo era en gran medida teórica», dijo Steven Finkelstein, astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, quien dirige la Encuesta CEERS y es coautor uno de los estudios del CEERS 1019 que utilizó los datos de JWST. «Con Webb, no solo podemos ver agujeros negros y galaxias a distancias extremas, ahora podemos comenzar a medirlos con precisión. Ese es el tremendo poder de este telescopio».
JWST pudo recopilar una gran cantidad de datos espectrales en CEERS 1019, las firmas electromagnéticas que revelan la composición química, la masa y otras propiedades de la galaxia. Los datos revelan que la galaxia está produciendo activamente nuevas estrellas, posiblemente como resultado de una fusión con otra galaxia que alimenta la actividad en el agujero negro central de CEERS 1019.
Además de detectar el agujero negro en el centro de CEERS 1019, la encuesta también encontró otros dos agujeros negros supermasivos «ligeros» con masas más pequeñas que las que se ven típicamente en los agujeros negros a esa distancia.
Estos dos agujeros negros, en el centro de las galaxias CEERS 2782 y CEERS 746, se formaron 1100 millones de años y 1000 millones de años después del Big Bang, respectivamente. Cada uno pesa alrededor de 10 millones de masas solares.
A modo de comparación: el agujero negro en el corazón de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, conocido como Sagitario A*, es aproximadamente 4,3 millones de veces más masivo que el sol. Pero eso es bastante ligero para un agujero negro supermasivo moderno. El gigante en el centro de la galaxia M87por ejemplo, alberga alrededor de 6.500 millones de masas solares.
11 galaxias en total se han descubierto utilizando los datos de la encuesta CEERS de JWST, galaxias que se cree que se formaron entre 470 y 675 millones de años después del Big Bang. Los datos producidos por el estudio de estas galaxias podrían revolucionar la comprensión de los astrónomos sobre cómo se formaron y evolucionaron las estrellas y las galaxias a lo largo de la historia cósmica, dijeron los investigadores.
«Estoy abrumado por la cantidad de espectros altamente detallados de galaxias remotas que devolvió Webb», dijo Pablo Arrabal Haro de NOIRLab, autor principal de uno de los estudios que utilizan la encuesta CEERS. «Estos datos son absolutamente increíbles».
Tres estudios separados usando Datos de la encuesta CEERS han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal Letters y están disponibles en el servidor de preimpresión arXiv.
