Descubren los cuásares más antiguos del universo: claves sobre los primeros agujeros negros

Los cuásares son objetos astronómicos que emiten una luminosidad extraordinaria, resultado de la intensa actividad de gas y polvo que cae hacia agujeros negros supermasivos situados en el corazón de las galaxias. Estos fenómenos son considerados como uno de los cuerpos más brillantes del cosmos y, gracias a su notable luminosidad, pueden ser observados desde distancias que alcanzan miles de millones de años luz, convirtiéndolos en referentes valiosos para el estudio del universo primitivo.

El fenómeno del «desplazamiento al rojo» se utiliza para describir cómo la longitud de onda de la luz de un objeto celeste se alarga a medida que el universo se expande. Un desplazamiento al rojo más elevado implica que estamos observando el universo tal como era en épocas más distantes. Desde el año 2011, cuando se identificó el primer cuásar con un desplazamiento al rojo superior a 7, solo se habían descubierto nueve objetos similares en el transcurso de una década y media.

Nuevos hallazgos del telescopio Euclid

En este marco, el telescopio espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea ha logrado identificar 31 nuevos cuásares, de los cuales 12 presentan un desplazamiento al rojo superior a 7. Este avance, que se produce apenas un año y medio después de iniciar el estudio de campo amplio de Euclid, ha duplicado la cantidad de cuásares conocidos con este elevado desplazamiento.

Joseph Henawy, profesor en la Universidad de California en Santa Bárbara y en la Universidad de Leiden, comenta que «estos objetos pueden ofrecer pistas cruciales para entender cómo se forman los agujeros negros supermasivos», destacando que estos gigantes, con masas miles de millones de veces superiores a la del Sol, ya existían en el universo en sus etapas más tempranas.

Rompiendo récords de detección

Entre los cuásares recién descubiertos, dos se destacan por sus desplazamientos al rojo de 7.69 y 7.77, superando el récord anterior de 7.64 establecido en 2021. Estos cuásares se encuentran a más de 13,000 millones de años luz de la Tierra, proporcionando una ventana a cómo era el universo solo 670 millones de años después de su formación.

Identificar cuásares tan antiguos es un desafío monumental. Los cuásares que se formaron en los primeros 770 millones de años tras el Big Bang son extremadamente raros, ya que en ese tiempo, solo unas pocas galaxias habían alcanzado el tamaño necesario para albergar dichos objetos. Su luz tenue también se confunde fácilmente con la de las estrellas de nuestra propia Vía Láctea.

Adicionalmente, la luz de los cuásares lejanos se desplaza hacia longitudes de onda más largas, pasando de ultravioleta a infrarrojo cercano, debido a la expansión del universo. Esta situación se complica aún más, ya que la atmósfera terrestre emite luz en estas mismas longitudes, dificultando la detección de estos objetos con telescopios en la Tierra.

Innovaciones tecnológicas en la observación astronómica

Dada la complejidad de la búsqueda de cuásares desde la Tierra, se consideraba casi imposible llevar a cabo esta tarea. Sin embargo, una técnica innovadora ha permitido sortear estas limitaciones. La combinación de observaciones en luz visible e infrarrojo cercano realizadas por el telescopio Euclid, que opera fuera de la atmósfera terrestre, junto con el uso de aprendizaje automático, ha revolucionado el proceso.

Euclid es capaz de escanear grandes áreas del cielo con precisión, sin la interferencia de la atmósfera. Utilizando métodos estadísticos y algoritmos sofisticados, los investigadores han podido filtrar entre decenas de millones de objetos celestes para identificar candidatos a cuásares ocultos entre estrellas y galaxias similares.

De un total de 123 candidatos seleccionados, se realizaron observaciones espectroscópicas con los telescopios Keck en Hawái, Magallanes en Chile y el Gran Telescopio Binocular en Arizona, confirmando que 31 de ellos eran cuásares reales. Este avance permite realizar análisis estadísticos sobre estas formaciones primordiales.

Desentrañando los misterios del universo temprano

Una investigación más detallada se centró en el segundo cuásar más antiguo de los recién descubiertos, revelando que se encuentra dentro de una galaxia rica en gas y polvo, donde se está produciendo una intensa formación estelar. Esto podría ofrecer pistas sobre los entornos en los que se desarrollaron los primeros agujeros negros supermasivos.

Estos cuásares pertenecen a un período conocido como la «reionización del universo», una era en la que surgieron las primeras estrellas y galaxias. Se considera que, al ionizar el hidrógeno neutro que predominaba en el cosmos, estas primeras formaciones establecieron el rumbo de la evolución del universo posterior.

El equipo de investigación planea explorar más a fondo las propiedades de estos cuásares utilizando el telescopio espacial James Webb, con la intención de medir la masa de cada agujero negro, analizar la composición química del gas circundante y seguir el proceso de reionización mediante la luz. También se planea investigar el polvo, gas y la actividad de formación estelar en las galaxias que albergan estos cuásares, utilizando el telescopio ALMA en Chile.

Henawy expresa su entusiasmo por el futuro de esta investigación, afirmando que «el objetivo final es unir todos estos hallazgos en una línea temporal que complete la historia de los cuásares durante el primer milenio de la existencia del universo». Si se logra descubrir un cuásar con un desplazamiento al rojo superior a 8, se podrá vislumbrar la existencia de cuerpos celestes en los primeros 630 millones de años tras el nacimiento del universo.