En el verano de 2022, cuando el telescopio espacial James Webb transmitió su primer lote de imágenes desde las profundidades del espacio, reveló algo inesperado: el universo primitivo estaba lleno de galaxias masivas y brillantes, repletas de una asombrosa cantidad de estrellas, mucho antes. algo parecido debería haber existido.
En esa etapa temprana de la evolución cósmica, menos de mil millones de años después del Big Bang, argumentaron los investigadores, estas estrellas simplemente no deberían haber tenido tiempo de crecer tanto. Como Jorryt Matthee, astrofísico del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, ponlo en un reciente nota de prensa: “Es como mirar a un niño de cinco años que mide dos metros de altura. Algo no cuadra”.
El descubrimiento llevó a los científicos a buscar una manera de explicar estas galaxias demasiado grandes, que, a primera vista, parecen incompatibles con lo que los astrónomos saben sobre cómo se desarrolló el universo hasta su estado actual.
Agujeros negros: ¿destructores cósmicos o fábricas de estrellas?
Una posible respuesta proviene de un estudio de 2024 dirigido por José Seda, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de la Sorbona. Se dio cuenta de que su luminosidad no era lo único sorprendente de estas galaxias: la mayoría de ellas también tenían un gigantesco agujero negro en su centro.
Silk no cree que sea una coincidencia. Él cree que esos gigantes glotones, famosos por sus poderes de aniquilación, podrían en realidad ser responsables de acelerar el nacimiento de nuevas estrellas. “[They’re] el catalizador que falta al que apelamos para comprender este fenómeno, que de otro modo resulta totalmente extraño”, afirma. “Simplemente conectamos dos misterios y eso nos da una solución”.
Aunque imaginamos que los agujeros negros se tragan irremediablemente todo lo que los rodea (son, por definición, áreas de una gravedad tan inmensa que nada puede escapar de su control), en realidad escupen parte de cada comida, en lo que se conoce como retroalimentación de núcleos galácticos activos (o AGN).
Así es como funciona: cuando la materia orbita alrededor de un agujero negro, forma una disco de acreción similar a los anillos de Saturno. Ese disco que gira rápidamente se calienta y, en una tremenda liberación de energía, dispara chorros de partículas ionizadas y gas inimaginablemente caliente. “La galaxia está atrapada en el medio”, dice Silk. “Estos flujos de salida lo están aplastando”.
El proceso no siempre es tan destructivo como parece. Él y sus colegas creen que estos flujos fueron en realidad “semillas de las primeras galaxias”, alcanzando cientos de años luz en sus alrededores y transformando nubes de gas amorfas en estrellas. Si tienen razón, la presencia de esas galaxias brillantes no es nada extraña; con agujeros negros que sirven como amplificadores de la formación estelar, son exactamente lo que esperarías ver.
Leer más: ¿Qué sucede en un agujero negro?
¿Qué fue primero, los agujeros negros o las galaxias?
Si algo parece estar mal en esta imagen, puede ser que vaya en contra la narrativa de larga data de la formación de agujeros negros, que es más o menos el siguiente: cuando el caos energético del Big Bang comenzó a disminuir, las partículas fundamentales se unieron como átomos, que se combinaron en nubes de gas, que se convirtieron en estrellas consolidadas, algunas de las cuales colapsaron en agujeros negros.
En otras palabras, se supone que los agujeros negros son descendientes de estrellas supermasivas, y no al revés. La teoría de Silk le da la vuelta a esta historia, sugiriendo que ellos fueron lo primero. Estamos ante un escenario del huevo y la gallina de proporciones cósmicas.
No está claro cómo se habrían formado si no fuera por la ruta tradicional. Algunos expertos han planteado la hipótesis de que enormes nubes de gas pueden haber colapsó directamente en agujeros negros, acelerando a través de la fase estelar (generalmente larga) o evitándola por completo. Otros piensan que podrían ser agujeros negros “primordiales”, objetos hipotéticos resultantes del colapso de regiones densas del espacio en los primeros segundos después del nacimiento del universo. (Estos también han sido propuesto como candidato para la elusiva materia oscura).
Estas serían soluciones claras a las observaciones imprevistas del JWST, pero por ahora son sólo conjeturas. Probablemente hará falta una nueva generación de interferómetros (dispositivos que pueden detectar ondas gravitacionales procedentes de la creación de agujeros negros) para resolver el asunto. “Eso finalmente unirá las piezas del rompecabezas y decidirá: ¿estuvieron los agujeros negros primero o se formaron de forma más natural? [known] ¿Procesos astrofísicos? dice Seda. “Esa es la gran pregunta”.
Leer más: ¿Cómo se forman los agujeros negros?
El universo se suaviza
Pase lo que pase en aquella época remota, la época de rápida formación estelar ya pasó. Parece haber durado sólo desde unos 500 millones de años después del Big Bang hasta 2 ó 3 mil millones de años después. “Ahí es cuando ocurren todos los fuegos artificiales”, dice Silk. “Después de eso, las cosas se calman”.
A medida que las galaxias se expandieron, la distancia a través de cada una se hizo más amplia y la materia prima necesaria para formar estrellas se extendió hasta que ni siquiera esos vigorosos flujos de agujeros negros pudieron construir nada con ella. De vez en cuando todavía aparecen intensos destellos de productividad estelar en zonas cercanas (es decir, más recientes) del espacio, pero en general el cosmos se ha suavizado.
En la relativa paz y tranquilidad del universo moderno, nos queda por desentrañar qué significa esta afluencia de imágenes del JWST medios para nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias. Los científicos ya sabían que los agujeros negros eran impulsores clave de la evolución galáctica, pero el trabajo de Silk sugiere que han sido incluso más influyentes de lo que se pensaba anteriormente, y durante mucho más tiempo.
“Queda mucho por hacer”, afirma, “pero se están llenando los vacíos”.
Leer más: 7 de las estrellas más brillantes que puedes ver a simple vista en la Tierra
Fuentes del artículo:
Nuestros escritores en Descubrirmagazine.com Utilizamos estudios revisados por pares y fuentes de alta calidad para nuestros artículos, y nuestros editores los revisan para determinar su precisión y confiabilidad. Revise las fuentes utilizadas a continuación para este artículo: