UN AGUJERO NEGRO PESADO 470 MILLONES DE AÑOS DESPUÉS DEL BIG BANG

Los cuásares alimentados por agujeros negros de miles de millones de masas solares ya existían cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Cómo crecieron tanto y tan rápido es uno de los enigmas abiertos de la astronomía. Los sondeos de gran campo han encontrado cientos de estos monstruos, pero solo los más luminosos.

El telescopio espacial James Webb cambió el panorama. Puede ver núcleos galácticos activos mucho más débiles, galaxias cuyo agujero negro central se está alimentando, captando líneas de emisión anchas: la luz de gas que orbita tan deprisa cerca del agujero negro que sus líneas espectrales —los colores precisos que emite cada elemento— se emborronan. Muchos de estos objetos son fuentes compactas, de aspecto muy rojo, apodadas «pequeños puntos rojos» (Little Red Dots), cuya naturaleza aún se debate.

Una búsqueda sin atajos

Xingyao Cai, Akio K. Inoue, Masafusa Onoue y sus colegas, desde la Universidad de Waseda en Tokio, revisaron los espectros públicos del DAWN JWST Archive: 1.247 fuentes con distancias seguras entre el corrimiento al rojo 6 y 10,3. El corrimiento al rojo, que se escribe z, mide cuánto ha estirado su luz la expansión del universo: cuanto mayor es, más lejos está la fuente y más atrás en el tiempo la vemos. No hicieron ninguna preselección por color ni por tamaño. Para cada espectro se preguntaron si un modelo con una línea ancha del hidrógeno se ajusta mejor que uno sin ella. Superaron la prueba 66 candidatos.

El más lejano es MoM-BL-z10, observado en el programa «Mirage or Miracle», con un corrimiento al rojo de z = 9,9837, cuando el universo tenía solo 470 millones de años.

Su línea ancha de hidrógeno beta, emitida como luz visible azul verdosa, nos llega estirada unas once veces (1 + z), hasta el infrarrojo, a 5,35 micrómetros, justo más allá del corte de 5,3 micrómetros del procesado estándar del Webb. Solo era visible porque la reducción de datos del archivo recupera ese tramo adicional de espectro.

Imágenes del Webb de MoM-BL-z10 en siete filtros (arriba) y su espectro, con la línea ancha de hidrógeno beta ajustada a la derecha. — Figura 1, Cai et al. (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Pesar el agujero negro

La línea ancha se detecta con una relación señal-ruido de 3,87, apenas por encima del umbral de 3 que los autores se habían fijado. La luz del gas que viene hacia nosotros se desplaza en un sentido y la del gas que se aleja, en el otro (el efecto Doppler), así que la anchura de la línea se mide como un abanico de velocidades: 3.480 kilómetros por segundo (con grandes incertidumbres: −950, +2.040). Los cocientes de otras líneas, del neón y del oxígeno, sitúan al objeto entre los núcleos activos y no entre las galaxias normales con formación estelar.

Combinar la velocidad del gas con el brillo de la fuente, que fija el tamaño de la región de donde viene la luz, da una masa «virial», la primera estimación de este tipo con un corrimiento al rojo de 10:

• con la receta estándar usada para los cuásares, unos 36 millones de masas solares (3,6 × 10⁷, entre unos 19 y 94 millones), alimentándose al 11 % de su ritmo máximo teórico, el límite de Eddington: el techo más allá del cual la luz de la materia que cae empuja el gas hacia fuera y deja al agujero negro sin alimento;
• con una receta propuesta para los pequeños puntos rojos, y suponiendo que se alimenta a ese máximo, unos 2,1 millones de masas solares, 17 veces menos.

El objeto parece compacto y tiene los colores esperados de un pequeño punto rojo, pero los autores renuncian a clasificarlo como tal con los datos actuales.

Demasiado pesado, demasiado pronto

El equipo reconstruyó cómo pudo haber crecido un agujero negro así, empezando en un corrimiento al rojo de 25, mucho antes de los 470 millones de años en que se lo observa. A partir de una semilla ligera, el resto de una estrella de 10 a 100 masas solares, llegar a 36 millones de masas solares exige un ritmo medio de aproximadamente el doble del límite de Eddington. Una semilla pesada de 10.000 a 100.000 masas solares, quizá nacida del colapso directo de una nube de gas, podría llegar alimentándose al límite. A su ritmo observado del 11 %, nunca habría podido crecer tanto: debió de comer más deprisa en el pasado.

Posibles historias de crecimiento: la estrella amarilla (masa estándar) se sitúa donde las semillas ligeras necesitan una alimentación superior al límite de Eddington y las semillas pesadas bastan. — Figura 5, Cai et al. (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Incluso la masa más baja sigue siendo difícil de alcanzar a partir de una semilla estelar que crece al límite.

Al borde de lo que puede hacer el Webb

MoM-BL-z10 es ahora el núcleo activo de líneas anchas más lejano conocido, por delante de CAPERS-LRD-z9, a z = 9,29. Dos candidatos anteriores cerca del corrimiento al rojo 10, UHZ1 y GN-z11, nunca mostraron una línea ancha detectada con seguridad. Como aquí la línea del hidrógeno cae en el mismo borde del espectrógrafo del Webb, los autores sospechan que el corrimiento al rojo 10 podría estar cerca del límite práctico para encontrar agujeros negros débiles por este método. Se prepara una búsqueda más amplia, con un catálogo completo.