Cuando la mayoría de las personas piensa en agujeros negros, piensa en las enormes concentraciones de gravedad en el espacio que devoran sin piedad estrellas o planetas desafortunados que se acercan demasiado. Pero originalmente, estas enigmáticas fuentes de destrucción cósmica en realidad crearon estrellas, según un nuevo estudio.
Esta investigación fue realizada por un equipo de científicos liderado por el profesor Joseph Silk de la Universidad de John Hopkins, y fue posible gracias al Telescopio Espacial James Webb de la NASA.
Los hallazgos de este estudio fueron publicados en la revista académica revisada por pares The Astrophysical Journal Letters, y amenazan con redefinir prácticamente la comprensión científica de los agujeros negros.
Agujeros negros: de creadores de estrellas a devoradores cósmicos
Los agujeros negros, en general, son increíblemente misteriosos. Son, en esencia, concentraciones masivas de gravedad tan fuertes que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, lo que los hace invisibles. La única forma en que los científicos pueden saber si existe uno es basándose en la atracción gravitacional que ejerce sobre la materia que lo rodea. Algunos de estos agujeros negros son aún más grandes, llamados agujeros negros supermasivos, que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias y se cree que juegan un papel clave en la formación de las galaxias.
Investigaciones anteriores concluyeron que hay alrededor de 40 billones de billones de agujeros negros en el universo observable, y estos se forman cuando una estrella grande muere. Esta comprensión juega un papel clave en nuestra comprensión científica del universo. Originalmente, las estrellas se formaban a partir de gas y minerales. Luego, a lo largo de miles de millones de años, estas estrellas se fusionaban lentamente y formaban galaxias. Al final de su vida, estas estrellas colapsarían y formarían agujeros negros, y la muerte de una estrella desencadenaría una supernova que enviaría más gas y minerales por todo el cosmos, donde podrían usarse para formar nuevas estrellas. Los agujeros negros en estas galaxias, específicamente los agujeros negros supermasivos en el centro, servirían para equilibrar la galaxia al moderar la formación de estrellas.
Al menos, eso es lo que pensábamos.
Pero este nuevo estudio ha echado por tierra todo esto, todo gracias a unos pequeños puntos rojos.
Los científicos miran hacia el pasado
El Telescopio Espacial James Webb está equipado con instrumentos tan sofisticados que pueden mirar hacia el pasado. Esto se debe a la relación entre el tiempo y la distancia.
Por ejemplo, el Sol está, en promedio, a 150 millones de kilómetros de distancia de la Tierra. Ahora, uno podría pensar que toda la luz solar que llega a la Tierra lo hace de manera instantánea, pero eso no es realmente cierto. La luz tiene una velocidad establecida de viaje (específicamente 299,792,458 metros por segundo, asumiendo que viaja en el vacío sin ninguna interferencia). Esto es muy rápido, pero no es instantáneo.
Con esta velocidad en mente, sabemos que la luz del Sol tarda un poco más de ocho minutos en llegar a la Tierra. Eso significa que cuando miramos al Sol, no estamos viendo una imagen en vivo de lo que realmente está sucediendo en el Sol. En realidad, estamos viendo lo que estaba sucediendo en el Sol hace alrededor de ocho minutos.
Ahora toma esta idea y amplía la escala para que se aplique en todo el universo. Todas las estrellas emiten luz, que podemos ver. Pero cuanto más lejos esté la estrella, más antiguo será lo que estamos viendo. Si estás mirando una estrella muy distante, en realidad estás viendo lo que sucedió hace mucho tiempo.
Así es como el Telescopio Espacial James Webb puede, básicamente, ver hacia el pasado.
Una de las cosas que encontraron fueron una serie de pequeños puntos rojos, que los científicos han concluido que son algunas de las galaxias más antiguas que se hayan formado.
Un análisis más detallado concluyó que estas galaxias tempranas parecen tener agujeros negros supermasivos propios. Específicamente, se ven con cuásares, uno de los objetos más brillantes en el universo, tan brillantes que eclipsan completamente la galaxia que los rodea.
Pero según lo que sabemos sobre cómo evolucionaron las estrellas y las galaxias, eso no debería haber estado sucediendo.
Entonces, ¿cómo es posible?
Según uno de los autores de este estudio, el profesor Mitch Begelman de la Universidad de Colorado Boulder, no lo es.
La única explicación es que los agujeros negros deben haber aparecido primero, antes que las galaxias.
"Sabemos que estos agujeros negros monstruosos existen en el centro de las galaxias cerca de nuestra Vía Láctea, pero la gran sorpresa ahora es que también estaban presentes al principio del universo y eran casi como bloques de construcción o semillas de las primeras galaxias", dijo Silk en un comunicado. "Realmente impulsaron todo, como gigantescos amplificadores de la formación de estrellas, lo cual es un cambio completo de lo que pensábamos antes que fuera posible".
La teoría es que los agujeros negros son básicamente responsables de la formación de estrellas en primer lugar. Los agujeros negros residirían dentro de nubes gigantes de gas que colapsarían. Los agujeros negros ayudarían a convertir la parte interna de la nube en estrellas.
La idea de que los agujeros negros creen estrellas no es algo sin precedentes. En 2023, los científicos observaron un agujero negro supermasivo que parecía haber sido expulsado de su galaxia y volaba solo por el espacio. A medida que pasaba a través del gas, no sería capaz de devorarlo debido a su rápida velocidad, sino que terminaría creando nuevas estrellas.
Pero, ¿cómo ocurre este cambio? Bueno, los científicos tienen una teoría. Básicamente, la formación de estrellas y la formación de agujeros negros se amplifican mutuamente, un proceso llamado retroalimentación positiva.
"Estamos diciendo que el crecimiento del agujero negro, al principio, promueve las estrellas. Y solo más tarde, cuando las condiciones cambian, se convierte en un modo de apagar las estrellas", dijo Begelman.
Silk elaboró: "La formación de estrellas acelera la formación de agujeros negros masivos y viceversa, en un juego inextricablemente conectado de violencia, nacimiento y muerte que es el nuevo faro de la formación de galaxias".
Esta revelación naturalmente plantea muchas más preguntas. Pero dado que el Telescopio Espacial James Webb ha demostrado que puede encontrar estos antiguos agujeros negros de los primeros años del universo, parece inevitable realizar más investigaciones sobre el tema.