El descubrimiento de un agujero negro supermasivo en una galaxia relativamente pequeña podría ayudar a los astrónomos a desentrañar el misterio que rodea a cómo crecen los agujeros negros más grandes.

Los investigadores utilizaron el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA para identificar un agujero negro que contenía unas 200.000 veces la masa del Sol enterrado en gas y polvo en la galaxia Mrk 462.

Mrk 462 contiene solo varios cientos de millones de estrellas, lo que la convierte en una galaxia enana. Por el contrario, nuestra Vía Láctea alberga unos cientos de miles de millones de estrellas. Esta es una de las primeras veces que se encuentra un agujero negro supermasivo muy enterrado u "oscurecido" en una galaxia enana.

"Este agujero negro en Mrk 462 se encuentra entre los agujeros negros supermasivos o monstruosos más pequeños", dijo Jack Parker de Dartmouth College en New Hampshire, quien dirigió el estudio con su colega Ryan Hickox, también de Dartmouth. "Los agujeros negros como este son notoriamente difíciles de encontrar".

En las galaxias más grandes, los astrónomos a menudo encuentran agujeros negros al observar los rápidos movimientos de las estrellas en los centros de las galaxias. Sin embargo, las galaxias enanas son demasiado pequeñas y tenues para que la mayoría de los instrumentos actuales las detecten. Otra técnica es buscar las firmas de los agujeros negros en crecimiento, como el gas que se calienta a millones de grados y brilla en rayos X a medida que cae hacia un agujero negro.

Los investigadores de este estudio utilizaron el Chandra para observar ocho galaxias enanas que previamente habían mostrado indicios de crecimiento de agujeros negros a partir de datos ópticos recopilados por el Sloan Digital Sky Survey. De esos ocho, solo Mrk 462 mostró la firma de rayos X de un agujero negro en crecimiento.

La intensidad inusualmente grande de los rayos X de alta energía en comparación con los rayos X de baja energía, junto con las comparaciones con los datos en otras longitudes de onda, indica que el agujero negro Mrk 462 está muy oscurecido por el gas.

"Debido a que los agujeros negros enterrados son aún más difíciles de detectar que los expuestos, encontrar este ejemplo podría significar que hay muchas más galaxias enanas con agujeros negros similares", dijo Hickox. "Esto es importante porque podría ayudar a abordar una pregunta importante en astrofísica: ¿Cómo se hicieron tan grandes los agujeros negros tan temprano en el universo?"

Investigaciones anteriores han demostrado que los agujeros negros pueden crecer hasta mil millones de masas solares cuando el universo tenga menos de mil millones de años, una pequeña fracción de su edad actual. Una idea es que estos enormes objetos se crearon cuando estrellas masivas colapsaron para formar agujeros negros que pesaban solo unas 100 veces la masa del Sol. El trabajo teórico, sin embargo, se esfuerza por explicar cómo podrían aumentar de peso lo suficientemente rápido como para alcanzar los tamaños observados en el universo primitivo.

Una explicación alternativa es que el universo primitivo fue sembrado con agujeros negros que contenían decenas de miles de masas solares cuando se crearon, tal vez por el colapso de gigantescas nubes de gas y polvo.

Una gran fracción de las galaxias enanas con agujeros negros supermasivos favorece la idea de que las semillas de los agujeros negros pequeños de la primera generación de estrellas crecieron asombrosamente rápido para formar los mil millones de objetos de masa solar en el universo primitivo. Una fracción más pequeña inclinaría la balanza a favor de la idea de que los agujeros negros comenzaron su vida pesando decenas de miles de soles.

Estas expectativas se aplican porque las condiciones necesarias para el colapso directo de una nube gigante a un agujero negro de tamaño mediano deberían ser raras, por lo que no se espera que una gran fracción de las galaxias enanas contengan agujeros negros supermasivos. Los agujeros negros de masa estelar, por otro lado, son previsibles en todas las galaxias.

"No podemos sacar conclusiones sólidas de un ejemplo, pero este resultado debería alentar búsquedas mucho más extensas de agujeros negros enterrados en galaxias enanas", dijo Parker. “Estamos entusiasmados con lo que podríamos aprender”.