Descubren por primera vez tres agujeros negros masivos devorando materia en una sola galaxia cuando el universo tenía solo 1.200 millones de años
Los telescopios nos acercan a épocas en las que el cosmos apenas había comenzado a construir galaxias. Algunas de esas observaciones obligan a revisar la rapidez con que se desarrollaron sus fenómenos más extremos, como los agujeros negros.
Publicado por César Noragueda
Periodista especializado en cine, ciencia y pensamiento crítico.
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Mirar al cielo también es mirar hacia atrás. La luz necesita tiempo para viajar y, cuando procede de confines remotísimos, puede haber atravesado el espacio durante más de 12.000 millones de años antes de alcanzar nuestros instrumentos. Lo que recibimos hoy no corresponde a su presente, sino a una escena antiquísima conservada en fotones.
Esa posibilidad convierte al universo joven en un laboratorio excepcional. Los agujeros negros masivos no nacen terminados: deben volverse mucho más pesados. Pueden hacerlo tragando gas (acreción) y también uniéndose con otros semejantes (fusión). Cuanto más temprano detectemos objetos colosales, menos tiempo han tenido para recorrer ese camino y más difícil resulta reconstruir cómo adquirieron semejante tamaño.
Con ese problema de fondo, una colaboración internacional encabezada por Hannah Übler, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, estudió la galaxia J0148-4214 con el telescopio espacial James Webb en un trabajo publicado en Astronomy and Astrophysics. La galaxia formaba parte del programa BlackTHUNDER y ya era conocida por albergar actividad asociada a un agujero negro. La nueva toma, mucho más detallada, hizo posible aislar la luz procedente de distintas zonas de aquel escenario remoto.
Mirar lejos significa contemplar un universo mucho más joven
J0148-4214 posee un corrimiento al rojo cercano a 5. Esa expresión describe cuánto se han estirado las longitudes de onda de su luz mientras el espacio se expandía durante el viaje. No hace falta imaginar que la fuente celeste se vuelve literalmente roja: el desplazamiento sirve, entre otras cosas, para situarla en la historia cósmica. Los investigadores determinaron concretamente un valor de 5,01672.
La idea puede entenderse como una fotografía enviada desde un lugar extraordinariamente distante. Aunque llegue hoy, retrata el momento en que fue tomada. En este caso, vemos la galaxia como era apenas 1.150 millones de años después del Big Bang: un periodo inicial de la historia cósmica. Por lo tanto, el telescopio James Webb no solo mira muy lejos, sino que excava en el pasado.
La diferencia importa. El universo actual tiene tiempo de sobra para albergar gigantes que han acumulado materia durante miles de millones de años. J0148-4214 pertenece, en cambio, a una etapa temprana. Descubrir allí maquinaria capaz de fabricar agujeros negros grandes obliga a plantearse cuánto había avanzado ya la construcción de las primeras galaxias.
Un agujero negro no se ve: lo delata la materia que lo rodea
Ningún agujero negro deja escapar luz desde su horizonte de sucesos, la frontera a partir de la cual ni siquiera los fotones pueden regresar. Por eso los astrónomos suelen localizar estos cuerpos mediante sus efectos sobre el entorno.
Cuando gas y polvo caen hacia uno de ellos, no se precipitan ordenadamente. El material puede formar estructuras calientes, acelerarse y liberar una cantidad inmensa de radiación antes de cruzar el punto sin retorno. Si esa actividad domina el corazón de una galaxia, hablamos de un núcleo galáctico activo.
Aquí entra en escena la espectroscopia. Un espectrógrafo separa la luz según su longitud de onda, como si desplegara un arcoíris muchísimo más informativo. Determinados átomos dejan líneas características en ese reparto. Los investigadores se fijaron especialmente en Hα o hidrógeno alfa, una marca espectral producida por ese elemento.
Alrededor de ciertos agujeros negros activos, existe una zona donde el gas se desplaza a velocidades vertiginosas. Ese movimiento ensancha las líneas espectrales, porque una parte se acerca a nosotros y otra se aleja. Estas llamadas regiones de líneas anchas permiten incluso estimar la masa del agujero negro a partir de la anchura y luminosidad de su emisión. El fenómeno se parece a escuchar motores detrás de una pared: no vemos la maquinaria, pero el sonido basta para deducir qué ocurre y dónde.
Existe una zona donde el gas se desplaza a velocidades vertiginosas, lo que ensancha las líneas espectrales y permite estimar la masa del agujero negro a partir de la anchura y luminosidad de su emisión.
En J0148-4214, esa huella estaba a punto de convertirse en una sorpresa.
La luz de aquella galaxia delató tres motores en lugar de uno
Los datos del instrumento NIRSpec del telescopio James Webb revelaron varias regiones con emisión de hidrógeno alfa ancha. La interpretación que mejor encaja con el conjunto de datos apunta a algo insólito: J0148-4214 alberga tres agujeros negros masivos que están acumulando materia.
Dos se encuentran muy cerca entre sí en la zona central. Sus focos emisores distan 190 ± 40 pársecs, alrededor de 620 años luz en proyección. El tercero está desplazado hacia las afueras, a unos 1,7 kilopársecs del mayor, en torno a 5.500 años luz. Que esas separaciones parezcan descomunales en términos humanos no debe engañar: para estructuras galácticas, forman un vecindario muy compacto.
El telescopio James Webb reveló varias regiones con emisión de hidrógeno alfa ancha: J0148-4214 alberga tres agujeros negros masivos que están acumulando materia.
Los valores de masa también son muy diferentes. El más pesado rondaría los 80 millones de masas solares; el segundo, unas 630.000; y el tercero, cerca de 2 millones. Los propios autores advierten de que estas cifras arrastran incertidumbres considerables porque proceden de relaciones calibradas sobre fuentes más cercanas y esas reglas quizá no ofrezcan la misma precisión en una época tan remota.
Ese matiz aconseja hablar de tres agujeros negros “masivos” y no afirmar que los tres son inequívocamente supermasivos.
Tampoco se trata de una fotografía con tres círculos negros perfectamente visibles. La evidencia surge al aislar señales espectrales procedentes de posiciones distintas. En el centro, dos componentes de hidrógeno alfa se localizan por separado; un tercer foco aparece fuera del núcleo. El reto científico consiste en decidir qué fenómeno las origina.
Antes de aceptar tres agujeros negros había que descartar otras explicaciones
Una detección convincente no consiste únicamente en hallar una hipótesis que funcione. También exige comprobar si alguna alternativa interpreta mejor los mismos datos. El equipo examinó otros escenarios capaces de generar emisiones anchas: supernovas, choques en el gas, vientos, estrellas extremadamente masivas e incluso un único agujero negro con una región luminosa de geometría peculiar.
Aquí la espectroscopia vuelve a actuar como un interrogatorio. En el hidrógeno alfa aparece ese ensanchamiento, pero falta una contrapartida equivalente en determinadas líneas del oxígeno ionizado. Esa pauta dificulta atribuirla a grandes corrientes de gas. Las supernovas tampoco encajan bien con la persistencia y las características de los perfiles centrales, mientras que otros mecanismos predicen rasgos ausentes.
Además, el telescopio James Webb hizo posible estudiar la posición de cada firma espectral, no solo sumar toda la radiación en un único espectro. Ambos focos presentan centroides —los puntos medios de sus perfiles luminosos— situados a una distancia mucho mayor que el tamaño habitual de una sola región de líneas anchas. Los mapas obtenidos dibujan patrones diferentes, justo lo que cabría esperar de dos fuentes separadas.
Las observaciones son compatibles con los tres agujeros negros en acreción después de descartar las hipótesis rivales.
Tras enfrentar esas posibilidades, el análisis favorece la presencia de tres núcleos activos independientes. La inferencia descansa en evidencias convergentes, no en una visión directa del interior. El trabajo recalca que las observaciones son compatibles con los tres agujeros negros en acreción después de descartar las hipótesis rivales.
Dos de los tres podrían acabar fundiéndose en un solo monstruo
Verlos juntos plantea otra incógnita: ¿qué ocurrirá con ellos? Ese par está tan próximo que probablemente ya participa en un acercamiento gobernado por la llamada fricción dinámica.
El nombre puede engañar porque no hay superficies rozándose. Mientras uno de estos cuerpos atraviesa un entorno poblado por estrellas, gas y materia oscura, su gravedad altera lo que encuentra. Esa interacción le roba poco a poco energía orbital y favorece que descienda hacia el centro. Es parecido a recorrer una pista que se estrecha mientras cada vuelta resta energía. Según el trabajo, los dos miembros centrales ya estarían atravesando una fase eficiente de ese descenso.
Un cálculo simplificado sitúa en unos 660 millones de años el tiempo característico para que el menor alcance las proximidades del dominante mediante este mecanismo. Esa cifra no equivale a una fecha exacta de fusión y puede variar porque el gas y la materia oscura complican el proceso.
Si continúan acercándose, otras etapas tomarían el relevo hasta que, a distancias mucho menores, la emisión de ondas gravitacionales —ondulaciones del espacio-tiempo— impulse la fusión.
El tercer miembro añade incertidumbre. Podría caer también hacia el corazón galáctico, haber sido expulsado por una interacción entre tres cuerpos o recibir una patada gravitatoria tras otra colisión. Descendientes de configuraciones semejantes podrían emitir señales detectables por LISA, el futuro observatorio espacial de ondas gravitacionales.
Un cálculo simplificado sitúa en unos 660 millones de años el tiempo característico para que el menor de los cercanos alcance las proximidades del dominante.
El universo joven quizá fuera más tumultuoso de lo que imaginábamos
J0148-4214 importa por algo mayor que reunir tres cuerpos extraordinarios: ofrece una pista sobre cómo crecieron los agujeros negros en los primeros capítulos cósmicos.
Como ya hemos dicho, hay dos rutas básicas para aumentar su masa: una consiste en incorporar gas; otra, en fusionarse con compañeros. La acreción se considera el mecanismo dominante durante gran parte de la evolución del cosmos. Sin embargo, hallar agrupaciones múltiples tan pronto refuerza la posibilidad de que los encuentros también desempeñaran un papel importante en determinadas épocas.
Además, el mayor de los tres parece sobredimensionado frente a la relación entre masa estelar y masa central medida en muchas galaxias cercanas, aunque las estimaciones contienen incertidumbres y pueden intervenir sesgos de selección. Esa desproporción complica la cuestión de qué componente tomó ventaja primero y a qué ritmo. El estudio sitúa precisamente al objeto principal por encima de las relaciones locales, mientras los dos menores quedan dentro de su dispersión.
Los autores señalan que esta posible tripleta, sumada a otras parejas lejanas recién descubiertas, sugiere que los conjuntos con varios agujeros masivos quizá fueran comunes en el universo temprano.
Ahí cambia la imagen mental. El cosmos infantil pudo ser un escenario agitado, con galaxias que chocaban, núcleos que convergían y agujeros negros que disponían de nuevas vías para engordar. J0148-4214 no resuelve definitivamente cómo alcanzaron tamaños tan grandes tan deprisa, pero muestra algo decisivo: cuando solo habían transcurrido 1.150 millones de años desde el Big Bang, la maquinaria de futuras fusiones ya funcionaba.
Referencias
- Hannah Übler et al. "BlackTHUNDER: Evidence of three massive black holes in a z ∼ 5 galaxy", Astronomy and Astrophysics, 12 de agosto de 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202557419.
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