Los "pequeños puntos rojos" son objetos enigmáticos del Universo joven. Hasta ahora, las estimaciones indirectas de la masa de los agujeros negros que contienen se basaban en hipótesis locales, vivamente debatidas. Pero un nuevo estudio publicado en Nature ha utilizado un método directo: la espectroastrometrÃa, que mide los desplazamientos del gas en órbita para pesar el agujero negro central.
La técnica utilizada explota el hecho de que el gas gira más rápido cuanto más cerca está del agujero negro. Analizando las lÃneas de hidrógeno con el espectrógrafo del JWST, los astrónomos reconstruyeron la curva de rotación. Esto permitió estimar la masa del agujero negro en unos 50 millones de soles.
Paralelamente, la masa total de las estrellas de la galaxia anfitriona se evaluó en menos de 20 millones de masas solares. Por lo tanto, el agujero negro es más del doble de pesado que su galaxia. Es el agujero negro "desnudo" más masivo jamás observado, lo que indica que creció antes de que su galaxia se formara.
Esta observación contradice el escenario estándar en el que el agujero negro y la galaxia crecen juntos. El agujero negro de QSO1 podrÃa haberse formado por colapso directo de una nube de gas primordial, o ser un agujero negro primordial nacido justo después del Big Bang. Los datos actuales no permiten decidir.
Los investigadores planean estudiar otros "pequeños puntos rojos" para ver si este fenómeno es general. Este descubrimiento ofrece una nueva ventana sobre la formación de los primeros agujeros negros supermasivos del Universo, y podrÃa explicar cómo alcanzaron masas tan elevadas tan rápidamente.
El aumento gravitacional
Este fenómeno se produce cuando un objeto masivo, como un cúmulo de galaxias, deforma el espacio-tiempo a su alrededor. La luz procedente de una fuente más lejana se curva y se amplifica, como si atravesara una lupa. En el caso de QSO1, el cúmulo Abell 2744 multiplicó su luminosidad por seis y estiró su imagen. Esto permitió a los astrónomos detectar detalles Ãnfimos que el telescopio no habrÃa podido ver de otro modo. El aumento gravitacional es una herramienta natural valiosa para observar los objetos más lejanos del Universo.
Esta técnica permite sondear regiones que de otro modo serÃan inaccesibles. Combinando varias imágenes deformadas, los investigadores pueden reconstruir la estructura de la fuente. En este estudio, el aumento fue esencial para medir la rotación del gas alrededor del agujero negro.
Sin este fenómeno, la resolución del JWST no habrÃa sido suficiente para distinguir los movimientos internos de QSO1.
La espectroastrometrÃa
Este método permite medir desplazamientos muy pequeños en la posición de una fuente luminosa a diferentes longitudes de onda. Cuando el gas gira alrededor de un agujero negro, las lÃneas espectrales se desplazan hacia el rojo o el azul según el gas se aleje o se acerque a nosotros. Analizando estos desplazamientos en la imagen, se puede cartografiar la velocidad del gas a diferentes distancias del centro.
La espectroastrometrÃa empuja los lÃmites de resolución de los telescopios. Aquà permitió reconstruir la curva de rotación del gas.
Solo un modelo con un agujero negro muy masivo coincidÃa con las observaciones. Por lo tanto, esta técnica proporcionó la primera medición directa de la masa de un agujero negro en un "pequeño punto rojo". Abre el camino a otros estudios similares en el Universo primitivo.