¿El huevo o la gallina cósmica? El telescopio James Webb resuelve qué nació primero en el universo

El dilema de qué fue primero, si el huevo o la gallina, es quizás una de las metáforas más populares de la humanidad para hablar sobre el origen de las cosas. Por extrapolación de la célebre ley hermética «como es arriba, es abajo», el universo parece reflejar exactamente la misma encrucijada a escala macroscópica.

Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Furtak (Universidad Ben-Gurión), R. Maiolino (Cambridge), F. D'Eugenio (Cambridge), I. Juodžbalis (Cambridge), H. Übler (MPE), C. Marconcini (Universidad de Florencia). Procesamiento: A. Pagan.

Durante décadas, la astrofísica se ha preguntado qué se formó primero en el cosmos primordial: ¿las galaxias o los agujeros negros gigantes que habitan en sus centros? Ahora, gracias a la potencia sin precedentes del telescopio espacial James Webb, la ciencia parece haber resuelto este gran enigma de la creación, demostrando que las leyes del microcosmos y el macrocosmos vuelven a alinearse.

La confirmación llegó luego de que un equipo internacional de astrónomos lograra la primera medición directa de la masa de un agujero negro en los inicios del tiempo. Los resultados revelan algo que desafía los modelos establecidos: este titán cósmico ya existía mucho antes de que su propia galaxia terminara de desarrollarse. El «huevo» precedió a la «gallina».

Un giro de paradigma a 13.000 millones de años luz

El hallazgo se localiza en Abell2744-QSO1, una diminuta galaxia situada a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra. Al observar este objeto, que existió apenas 700 millones de años después del Big Bang, el telescopio Webb detectó un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a 50 millones de soles.

«Es un hallazgo notable», afirmó Roberto Maiolino, investigador de la Universidad de Cambridge y coautor del estudio publicado en las revistas Nature y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «Es un cambio de paradigma, una revisión total de los escenarios clásicos sobre cómo se forman y crecen los agujeros negros».

La teoría tradicional sugería que las galaxias se formaban primero. Bajo esa premisa, las estrellas masivas consumían su combustible, colapsaban y creaban pequeños agujeros negros que luego se fusionaban y devoraban materia hasta volverse gigantescos. Sin embargo, este modelo clásico dejaba un vacío explicativo: era matemáticamente imposible que crecieran tanto y tan rápido en un universo tan joven.

La danza planetaria que revela el secreto

La clave para resolver el misterio estuvo en el instrumento NIRSpec del James Webb. Los científicos lograron mapear el movimiento del gas que gira alrededor del agujero negro y descubrieron que sigue una rotación kepleriana perfecta. Es decir, se desplaza exactamente de la misma manera en que los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol. Una vez más, el patrón de lo grande imita a lo pequeño.

Ignas Juodžbalis, estudiante de posgrado en Cambridge y uno de los líderes de la investigación, explicó la importancia de este movimiento: «Esto nos dice que la mayor parte de la masa de QSO1 está concentrada en el agujero negro del centro. Si la masa estuviera más distribuida, como ocurriría si hubiera muchas estrellas, el gas no tendría esta rotación kepleriana perfecta».

Esta es una imagen de la NIRCam del Webb que muestra a Abell2744-QSO1, magnificada y con una imagen triple por el cúmulo de galaxias Abell 2744. El agujero negro supermasivo (QSO1), con una masa 50 millones de veces superior a la del Sol, está rodeado por una nube de gas de hidrógeno y helio con cantidades muy pequeñas de elementos más pesados como el oxígeno. Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Furtak (Universidad Ben-Gurión), R. Maiolino (Cambridge), F. D'Eugenio (Cambridge), I. Juodžbalis (Cambridge), H. Übler (MPE), C. Marconcini (Universidad de Florencia). Procesamiento: A. Pagan.

Gracias a estas mediciones de velocidad, los científicos confirmaron que el agujero negro representa dos tercios de la masa total de todo el sistema. Esta proporción es miles de veces mayor que la detectada en las galaxias actuales, donde estos objetos oscuros son solo una diminuta fracción del total de su hogar galáctico.

Además, el análisis químico reveló que el gas está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno y helio, con menos del 0.5 % de los elementos pesados que caracterizan a las galaxias maduras y llenas de estrellas.

Esto demuestra que el entorno es sumamente puro y que el agujero negro no nació del colapso de generaciones previas de estrellas. En su lugar, el gigante surgió de forma primordial, posiblemente en el primer segundo del Big Bang o por el colapso directo de una colosal nube de gas.

«Parece que hemos encontrado un agujero negro que no tiene una galaxia anfitriona sustancial y que ha precedido a los procesos estelares», concluyó Juodžbalis.

El James Webb ha demostrado que, al menos en los inicios del espacio-tiempo, la historia se escribió al revés de lo que pensábamos: el colosal agujero negro central nació primero, y en aquella etapa primordial se encontraba construyendo la galaxia a su alrededor.

Fuente: ESA/Webb. Edición: MP.