Tres agujeros negros y ningún apocalipsis: lo que ha visto realmente el James Webb

Tres agujeros negros supermasivos en una galaxia primitiva. Dos podrían acabar fusionándose y el tercero quizá se dirige hacia ellos. Con esos ingredientes resulta tentador anunciar una catástrofe cósmica, preferiblemente acompañada de una ilustración con remolinos devorándolo todo. El descubrimiento es real, pero el apocalipsis no viene incluido.

La galaxia se llama J0148-4214 y la observamos como era hace unos 12.500 millones de años, cuando el universo apenas tenía 1.200 millones. Su corrimiento al rojo, z = 5,0167, sitúa la luz que recibimos en una etapa muy temprana de la historia cósmica. No estamos contemplando lo que sucede allí ahora, sino una escena extraordinariamente antigua que acaba de llegar hasta nosotros.

Un equipo internacional dirigido por Hannah Übler, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, ha encontrado indicios de tres agujeros negros masivos que estaban acumulando materia activamente. El trabajo, llamado BlackTHUNDER, ha sido publicado en la revista científica Astronomy & Astrophysics.

Conviene precisar qué significa “encontrar”. El telescopio James Webb no ha fotografiado tres círculos negros ni tres desagües abiertos en el espacio. Los agujeros negros no emiten luz, así que los astrónomos los detectan estudiando lo que le hacen a la materia de su entorno.

El instrumento NIRSpec del Webb separó la luz procedente de diferentes zonas de J0148-4214. Los investigadores encontraron tres regiones que emitían una línea de hidrógeno Hα muy ensanchada. Ese ensanchamiento indica que el gas se movía a velocidades de entre cientos y varios miles de kilómetros por segundo, como esperamos que suceda con la materia atrapada alrededor de un agujero negro activo.

La misma señal ancha no aparecía en las líneas del oxígeno doblemente ionizado. Esta diferencia permite descartar explicaciones más corrientes, como un viento galáctico que estuviera acelerando simultáneamente distintos tipos de gas. El equipo también examinó la posibilidad de supernovas, choques o estrellas muy masivas, pero tres regiones de acreción alrededor de agujeros negros encajan mejor con los datos.

Dos de esas regiones se encuentran cerca del centro de la galaxia y están separadas por unos 190 ± 40 pársecs, aproximadamente 620 años luz. La tercera aparece en una zona exterior, a unos 1,7 kilopársecs, o 5.500 años luz, del agujero negro principal.

Sus masas estimadas son muy diferentes. El mayor tendría alrededor de 80 millones de veces la masa del Sol. Su compañero central rondaría las 600.000 masas solares y el objeto exterior alcanzaría unos dos millones.

Estas cifras no son mediciones directas. Se calculan combinando la luminosidad y la velocidad del gas mediante relaciones observadas en agujeros negros más cercanos. El estudio reconoce incertidumbres importantes: el valor real de cada masa podría ser varias veces mayor o menor. Aplicar a galaxias tan antiguas relaciones calibradas en el universo actual introduce además posibles errores sistemáticos.

Por eso el artículo científico habla de “evidencia” y no de una fotografía definitiva. En el caso del par central, el Webb ni siquiera puede resolver los agujeros negros como dos puntos independientes. Sus posiciones se reconstruyen midiendo minúsculos desplazamientos en las distintas partes de la línea de hidrógeno.

La interpretación es convincente, especialmente para el objeto exterior, pero continúa dependiendo del análisis espectral y de los modelos utilizados. Si se confirma, sería la primera evidencia de tres agujeros negros activos dentro de una misma galaxia del universo lejano. No sería el primer sistema triple conocido, sino el más antiguo de estas características.

El hallazgo puede ayudarnos a resolver una pregunta importante: ¿cómo consiguieron algunos agujeros negros hacerse enormes tan poco tiempo después del Big Bang?

Los agujeros negros crecen absorbiendo gas, pero la radiación producida por ese material caliente dificulta que la alimentación continúe indefinidamente. Las fusiones proporcionan una vía adicional y mucho más rápida. Si las galaxias primitivas chocaban con frecuencia, sus agujeros negros centrales también podían acabar reuniéndose.

El par central de J0148-4214 podría estar atravesando una de las primeras fases de ese proceso. Al interactuar con las estrellas, el gas y la materia oscura de la galaxia, los dos objetos perderían energía orbital y se acercarían lentamente. Los cálculos ofrecen una escala temporal de hasta unos 700 millones de años para la fusión.

Eso no significa que estén “a punto” de chocar. Todavía los separan cientos de años luz y ni siquiera forman una pareja compacta dominada por ondas gravitacionales. El plazo depende de su separación tridimensional real, de la materia existente a su alrededor y de cómo evolucionen las fases posteriores.

Con el tercer agujero negro la incertidumbre es todavía mayor. Podría proceder de otra galaxia absorbida y estar acercándose al centro. También podría haber sido expulsado durante una interacción anterior entre tres objetos o por el retroceso producido tras otra fusión. No conocemos la dirección real de su movimiento, así que no podemos afirmar que los tres vayan a unirse. El universo tiene la molesta costumbre de ser tridimensional.

En cualquiera de esos escenarios, no existe una amenaza para la Tierra ni para el universo.

Los agujeros negros no funcionan como aspiradoras cósmicas. Desde una distancia suficiente, su gravedad es igual que la de cualquier otro objeto con la misma masa. Como explica NASA, no absorben indiscriminadamente cuanto existe a su alrededor. Para caer en uno, la materia debe perder energía o seguir una trayectoria que la acerque al horizonte de sucesos.

Si los tres objetos acabasen fusionándose, producirían un agujero negro algo menos masivo que su suma, porque parte de la energía escaparía como ondas gravitacionales. El acontecimiento alteraría el centro de su galaxia, pero su influencia seguiría siendo local.

Las ondas gravitacionales tampoco viajarían destruyendo planetas. Cuando alcanzasen una distancia como la que nos separa de J0148-4214, la deformación del espacio sería diminuta. Precisamente por eso necesitamos instrumentos extremadamente sensibles para detectarla. El futuro observatorio espacial LISA buscará estas señales porque contienen información científica valiosa, no porque necesitemos una alarma.

El destino del universo depende de cuestiones muy diferentes: la expansión cósmica, la cantidad total de materia y la naturaleza de la energía oscura. Experimentos como DESI intentan determinar si esa energía permanece constante o cambia con el tiempo. Esa respuesta sí podría modificar nuestras predicciones sobre el futuro del cosmos.

Tres agujeros negros dentro de una galaxia no pueden decidir ese futuro. Lo verdaderamente fascinante de J0148-4214 es que nos permite observar cómo pudieron construirse algunos de los primeros gigantes cósmicos. La realidad resulta menos apocalíptica, pero bastante más interesante.