Astrónomos descubrieron tres agujeros negros supermasivos que están acumulando materia dentro de una misma galaxia situada a más de 12.500 millones de años luz de la Tierra. El hallazgo permite observar una escena ocurrida cuando el universo todavía era muy joven, apenas 1.200 millones de años después del Big Bang.
La galaxia, denominada J0148-4214, contiene dos de estos agujeros negros cerca de su centro, separados por apenas 620 años luz. Un tercero se encuentra mucho más alejado, a unos 5.500 años luz del centro galáctico. Los investigadores creen que los dos objetos centrales terminarán fusionándose dentro de los próximos cientos de millones de años.
Una galaxia que albergaba tres agujeros negros activos
Los tres agujeros negros están creciendo al absorber materia que se encuentra a su alrededor. La actividad fue identificada mediante las señales que deja el gas de hidrógeno cuando se mueve a velocidades extremadamente altas cerca de estos objetos.
Mapa de la galaxia distante J0148-4214 en hidrógeno ionizado (Hα). La ubicación de los tres agujeros negros masivos se indica con círculos negros (sin escala). Foto: MPEEn la zona central de J0148-4214, los astrónomos encontraron un patrón particularmente complejo en la luz emitida por el hidrógeno. La explicación más probable era que allí no había uno, sino dos agujeros negros muy próximos.
"Esta es la primera evidencia de tres agujeros negros activos en una sola galaxia en el universo distante", afirmó Hannah Übler, líder de un grupo de investigación del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y autora principal del estudio.
Para distinguir los dos agujeros negros centrales, el equipo utilizó una técnica que permite detectar pequeños cambios en la posición de las señales luminosas. De esta manera, pudo localizar ambos objetos, aunque el telescopio no pudiera observarlos como dos puntos separados.
Sus masas son muy diferentes
Los tres agujeros negros presentan diferencias sorprendentes en cuanto a su tamaño. El más grande tiene una masa equivalente a unos 80 millones de soles, mientras que los otros alcanzan aproximadamente 600.000 y 2 millones de masas solares.
Sin embargo, el agujero negro más grande no es el que está creciendo con mayor rapidez. El más pequeño, con una masa de unas 600.000 veces la del Sol, está acumulando materia a un ritmo que supera el máximo previsto por los modelos básicos sobre el crecimiento de estos objetos.
El telescopio espacial James Webb permitió calcular no solo las masas y las tasas de crecimiento de los tres agujeros negros, sino también la masa estelar de la galaxia. "Los datos del JWST nos permitieron no solo identificar los tres agujeros negros, sino también estimar sus masas, sus tasas de acreción y la masa estelar de la galaxia", explicó Giovanni Mazzolari, investigador del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. "Encontramos una masa estelar total de unos 1.300 millones de soles, y los agujeros negros representan una fracción significativa de ella".
Una futura fusión podría crear un agujero negro aún mayor
La cercanía entre los dos agujeros negros centrales apunta hacia un futuro encuentro. Según los investigadores, ambos deberían fusionarse dentro de unos cientos de millones de años. Este proceso podría generar un agujero negro todavía más masivo y ayudar a explicar cómo algunos de estos objetos alcanzaron tamaños enormes en una etapa tan temprana del universo.
"Estos resultados son extremadamente emocionantes. Sugieren que la fusión de agujeros negros puede ser una vía adicional y rápida para su crecimiento acelerado en el universo temprano", señaló Roberto Maiolino, profesor de la Universidad de Cambridge y coautor del estudio.
El tercer agujero negro plantea otra posibilidad. Su posición alejada del centro podría deberse a una antigua fusión que lo expulsó hacia el exterior mediante un fuerte impulso gravitacional. También podría estar acercándose lentamente al centro y, con el tiempo, interactuar con los otros dos.
El descubrimiento demuestra además la capacidad del telescopio James Webb para encontrar agujeros negros que podrían haber permanecido ocultos. Los investigadores consideran que otras galaxias lejanas podrían albergar sistemas similares que todavía no han sido detectados.
