Cuásares solitarios vistos por JWST desafían la teoría de la formación esperada

Los cuásares ocurren cuando los agujeros negros supermasivos devoran una cantidad increíble de gas. Las observaciones y la sabiduría general sugerían que una galaxia necesitaba muchos vecinos para enviar esa cantidad de gas a un agujero negro supermasivo en su centro; así que imagina la sorpresa de ver no uno sino cinco cuásares por sí solos.

Mirando hacia el pasado 13 mil millones de años, los investigadores vieron campos de cuásares que contenían muchas galaxias; las más pobladas tenían más de 50 galaxias vecinas rodeando una galaxia con un agujero negro supermasivo extremadamente activo. Las cinco encontradas solas por el JWST tenían solo unas pocas galaxias perdidas a su alrededor.

“Al contrario de lo que se creía anteriormente, encontramos que, en promedio, estos quásares no se encuentran necesariamente en las regiones de mayor densidad del universo temprano. Algunos de ellos parecen estar en medio de la nada”, dijo en un comunicado la autora principal, la profesora Anna-Christina Eilers, del MIT. «Es difícil explicar cómo estos quásares pudieron haber crecido tanto si parecen no tener nada de qué alimentarse».

El descubrimiento desafía nuestros modelos. Los quásares en cuestión (tanto los populares como los que no tienen amigos) existían cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Para entonces, las galaxias tenían sólo unos pocos cientos de millones de años y los cúmulos de galaxias apenas se estaban formando.

Las áreas que tienen más galaxias insinúan la presencia de una gran cantidad de material para que se formen estrellas, material del que pueden alimentarse los agujeros negros supermasivos. ¿Cómo puede una sola galaxia formar un quásar en una etapa tan temprana de la historia del Universo, sin una fuente importante de materia que impulse el crecimiento de su agujero negro supermasivo?

El equipo utilizó JWST para estudiar cuásares entre 600 y 700 millones de años después del Big Bang. El fenomenal telescopio espacial ha proporcionado observaciones detalladas del universo temprano, revelando galaxias distantes y misterios inesperados como este.

“Es simplemente fenomenal que ahora tengamos un telescopio que pueda capturar la luz de hace 13 mil millones de años con tanto detalle. Por primera vez, JWST nos permitió observar el entorno de estos quásares, dónde crecieron y cómo era su vecindario. Descubrimos que la única diferencia entre estos cinco cuásares es que sus entornos parecen muy diferentes”, continuó Eilers.

“Por ejemplo, un cuásar tiene casi 50 galaxias a su alrededor, mientras que otro tiene sólo dos. Y ambos quásares están dentro del mismo tamaño, volumen, brillo y tiempo del universo. Fue realmente sorprendente verlo”.

Los agujeros negros supermasivos comienzan con unos cientos de miles de veces la masa del Sol. Sin embargo, las más brillantes son miles de millones de veces más grandes que nuestra pequeña estrella. Cómo llegaron a ser tan grandes en tan poco tiempo es una importante cuestión sin resolver en cosmología.

«Nuestros resultados muestran que todavía falta una pieza importante del rompecabezas de cómo crecen estos agujeros negros supermasivos», dijo Eilers. «Si no hay suficiente material para que algunos quásares puedan crecer continuamente, eso significa que debe haber alguna otra forma en la que puedan crecer, que aún tenemos que descubrir».

El artículo se publica en The Astrophysical Journal.