Descubren uno de los agujeros negros más masivos del universo en una «Herradura Cósmica»

En un hallazgo sin precedentes, astrónomos han identificado un agujero negro ultramasivo con una asombrosa masa de 36 mil millones de soles en el corazón de la galaxia LRG 3-757, ubicada a unos 5.500 millones de años luz en el sistema conocido como la Herradura Cósmica.

Crédito: Melo-Carneiro et al. 2025.

La Herradura Cósmica, descubierta en 2007, es un impresionante ejemplo de lente gravitacional, donde la inmensa masa de una galaxia en primer plano distorsiona y amplifica la luz de una galaxia de fondo, creando un fenómeno conocido como anillo de Einstein. Esta alineación perfecta no solo ofrece una imagen espectacular, sino también una valiosa oportunidad para estudiar las estructuras cósmicas.

El más reciente estudio liderado por Carlos Melo-Carneiro del Instituto de Física de la Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil), ha hecho exactamente eso, revelando detalles sorprendentes sobre un verdadero coloso que desafía las expectativas.

Fuera de norma

Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el centro de galaxias masivas y mantienen una relación estrecha con sus galaxias anfitrionas, creciendo conjuntamente a lo largo del tiempo cósmico. Sin embargo, el que se encuentra en LRG 3-757, que es ultramasivo (UMBH), pone en jaque esta norma. Su masa excede significativamente lo que predice la relación MBH-sigma e, que vincula la masa de un agujero negro con la dispersión de velocidad de las estrellas en el bulbo galáctico.

Esta figura de la investigación muestra la relación entre la masa del SMBH y la dispersión de velocidad efectiva de la galaxia anfitriona. La línea negra continua representa la relación establecida en una investigación previa de 2016, mientras que las líneas discontinua y punteada indican las dispersiones de 1 sigma y 3 sigma, respectivamente. Herradura Cósmica (Horseshoe) está etiquetada y se desvía claramente de la relación establecida. Las otras galaxias etiquetadas cercanas también contienen UMBHs que se desvían significativamente. Crédito: Melo-Carneiro et al. 2025.

«El agujero negro se sitúa aproximadamente 1.5 sigma por encima de la relación estándar MBH-sigma e», destacan los autores. Esta desviación sugiere que los agujeros negros más masivos podrían seguir trayectorias evolutivas distintas, posiblemente influenciadas por eventos como fusiones galácticas tempranas o interacciones dinámicas únicas.

Una galaxia fósil y pistas sobre su evolución

LRG 3-757 es una galaxia roja luminosa (LRG), extremadamente masiva —casi 100 veces más que la Vía Láctea— y rica en emisiones infrarrojas. Su entorno indica que podría ser parte de un grupo fósil, un sistema galáctico envejecido donde las fusiones tempranas dejaron una galaxia dominante rodeada de pocas compañeras masivas.

Imagen en color compuesta de la Herradura Cósmica tomada por el HST/WFC3, usando los filtros F814W, F606W y F475W. El sistema está formado por el lente principal (𝑧𝑙 = 0.44), el anillo de Einstein de Herradura Cósmica (𝑧𝑠2 = 2.381) y el arco radial con su imagen reflejada (𝑧𝑠1 = 1.961), ambos resaltados. El recuadro muestra el arco radial, que sigue siendo muy tenue incluso en el filtro F475W, donde s1 es más brillante. La imagen está orientada con el este hacia arriba y el norte a la derecha. Crédito: Melo-Carneiro et al. 2025.

Este contexto evolutivo podría explicar la formación del UMBH. Procesos como el «barrido», donde fusiones entre galaxias masivas expulsan estrellas del núcleo galáctico, reduciendo la dispersión estelar sin afectar la masa del agujero negro, podrían haber jugado un papel crucial. Además, episodios intensos de acreción en el pasado, que dieron lugar a cuásares extremadamente luminosos, también podrían haber contribuido al crecimiento desmesurado de este agujero negro.

El futuro de la exploración cósmica

El hallazgo del UMBH gracias a la Herradura Cósmica abre nuevas preguntas sobre la formación y evolución de las galaxias y sus agujeros negros centrales. Misiones futuras, como Euclid, que descubrirá cientos de miles de lentes gravitacionales en los próximos años, y el Telescopio Extremadamente Grande (ELT), que permitirá estudios detallados de la dinámica estelar, serán claves para desentrañar estos misterios.

«Esta nueva era de descubrimientos promete profundizar nuestra comprensión sobre la evolución galáctica y la interacción entre la materia bariónica y la materia oscura», concluyen los autores.

Este colosal agujero negro no solo redefine los límites conocidos sobre el crecimiento de estos monstruos cósmicos, sino que también ofrece una ventana única para explorar los procesos que dieron forma al universo tal como lo conocemos.

Fuente: UT. Edición: MP.