Webb encontró dos agujeros negros gigantes juntos 900 millones de años después del Big Bang

El telescopio espacial James Webb ha detectado dos agujeros negros supermasivos alimentándose lado a lado cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Forman el par compacto de cuásares más antiguo jamás identificado, y su separación es menor que la distancia entre nuestro Sol y el centro de la Vía Láctea.

El par es relevante porque nadie esperaba encontrar uno tan temprano. Los dos agujeros negros tienen cada uno cientos de millones a miles de millones de veces la masa del Sol, y la probabilidad de hallar dos tan cerca en esa época es mucho mayor de lo que predicen los modelos actuales del universo joven.

El sistema se llama oficialmente J1602+4228AB. Su nombre hawaiano, Nāpōwawāʻenakaulua, fue creado por Larry Kimura del colegio de lengua hawaiana de la Universidad de Hawái a través del programa de nombres A Hua He Inoa. Se traduce como “Dos cuerpos celestes de oscuridad poderosa insondable en el resplandor del calor que reencarna energía en el Universo”. El estudio, liderado por Silvia Onorato de NSF NOIRLab, aparece en The Astrophysical Journal Letters.

La luz que vemos partió del par unos 900 millones de años después del Big Bang. El agujero negro más grande pesa alrededor de 1,500 millones de veces la masa del Sol y el más pequeño unos 400 millones. Están separados por aproximadamente 18,100 años luz, cerca de una quinta parte del diámetro de la Vía Láctea.

Un cuásar es un agujero negro supermasivo que está engullendo tanto gas que la materia a su alrededor eclipsa a todas las estrellas de su galaxia anfitriona. Ambos miembros de este par se están alimentando al límite de Eddington o ligeramente por encima, la tasa a la que la radiación que empuja hacia afuera desde el gas caliente equilibra la gravedad que atrae el gas hacia adentro. Por lo tanto, ambos agujeros negros crecen tan rápido como la física normalmente lo permite.

“No hay una explicación teórica definitiva de cómo un solo uno de estos cuásares gigantes existe tan temprano en la edad de nuestro Universo, y mucho menos dos”, dijo Onorato en el anuncio de NOIRLab.

Cómo Webb y Gemini encontraron el segundo cuásar

El par apareció en el estudio Aether, un programa de Webb liderado por Emanuele Paolo Farina de NSF NOIRLab y el Observatorio Gemini Internacional. El estudio apunta el espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb a 200 cuásares de los primeros mil millones de años, aproximadamente el 43 por ciento de todos los cuásares conocidos de ese período. En lugar de un solo espectro, el instrumento registra un espectro separado para cada pequeña región del cielo alrededor de cada objetivo.

Durante una revisión visual de cada cubo de datos, el equipo notó que el cuásar conocido J1602+4228 tenía un compañero tenue a casi exactamente la misma distancia. De los 199 campos del estudio examinados, es el único cuásar compañero con líneas de emisión anchas, la firma de gas en movimiento rápido cerca de un agujero negro. Webb observó este campo durante unos 45 minutos.

El compañero es aproximadamente 19 veces más tenue que el cuásar principal, y los dos están separados en el cielo por poco menos de un arcosegundo, aproximadamente el ancho de una moneda vista desde cuatro kilómetros de distancia. Para confirmarlo como un objeto separado, el equipo recurrió al espectrógrafo de infrarrojo cercano Gemini en el telescopio Gemini North en Maunakea, Hawái, y colocó la rendija de modo que cubriera ambos cuásares a la vez. El cuásar tenue recibió más de tres horas de exposición. “El cielo sobre Maunakea estaba tan limpio y nítido que logramos recopilar los datos en solo dos noches”, dijo Onorato. Un tercer instrumento, el espectrógrafo multiobjeto Gemini, añadió luz óptica del compañero tenue.

Los corrimientos al rojo de los dos cuásares, una medida de cuánto la expansión del universo ha estirado su luz, difieren en solo unos 15 kilómetros por segundo, lo que los sitúa esencialmente a la misma distancia de la Tierra.

El par de cuásares más estrecho del universo temprano

Este es solo el tercer par de cuásares encontrado en el amanecer cósmico, la era de las primeras galaxias, y es el más compacto. El par temprano más compacto anterior, J2037-4537, tiene una separación de unos 24,000 años luz y se vio aproximadamente 100 millones de años después en la historia cósmica. Otro candidato en una época similar, J1215-0148, tiene unos 39,000 años luz de ancho, y los astrónomos aún debaten si es un par real.

A modo de comparación, el Sol está a unos 26,000 años luz de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Sagitario A* pesa unos cuatro millones de soles. El agujero negro más grande de este par es aproximadamente 380 veces más pesado, y alcanzó esa masa cuando el universo tenía alrededor del 6.5 por ciento de su edad actual.

El equipo también preguntó con qué frecuencia debería aparecer un par como este. Las mediciones de cómo se agrupan los cuásares a gran escala, extendidas a la escala de este par, predicen muchos menos vecinos de este tipo que uno en 199 campos. El par observado está de 100 a 1,000 veces por encima de esas extrapolaciones, incluso cuando el equipo usó un umbral de brillo más tenue.

Qué no resuelve el par todavía

La primera pregunta abierta es si realmente son dos cuásares. Una galaxia situada entre nosotros y un único cuásar distante puede desviar su luz y producir dos imágenes del mismo objeto, un efecto llamado lente gravitacional. Los espectros argumentan en contra de eso. Los dos cuásares difieren en la pendiente de su luz y en cuánto polvo los oscurece, y las salidas de gas en movimiento rápido observadas en sus líneas de emisión de oxígeno tienen formas diferentes, y las lentes no pueden cambiar esas formas. Por lo tanto, el equipo se inclina tentativamente por un par real. Sin embargo, imágenes de archivo de Hubble muestran una posible galaxia en primer plano cerca del cuásar más tenue. Los autores escriben que los espectros por sí solos no pueden descartar las lentes, y un modelo completo de lente aún está en preparación.

El segundo límite son las masas mismas. Los pesos de los agujeros negros derivados de un solo espectro conllevan una incertidumbre sistemática de aproximadamente un factor de dos, por lo que las cifras de 1,500 millones y 400 millones son estimaciones, no mediciones precisas.

El tercer límite se refiere al exceso. Las predicciones de agrupamiento se midieron en escalas mucho mayores y deben extenderse muy por debajo de su rango probado, donde los autores dicen que la teoría es extremadamente incierta. Un par no puede mostrar si tales sistemas son comunes o si este es una coincidencia rara.

Individualmente, los agujeros negros no rompen ninguna regla: sus masas y tasas de alimentación coinciden con las de cuásares solitarios de la misma época. Lo que sigue sin explicación es cómo un agujero negro creció hasta mil millones de soles tan rápido, y por qué dos lo hicieron tan cerca uno del otro.

Por qué una fusión podría explicar el par

El equipo propone que Nāpōwawāʻenakaulua marca un pico extremo en la densidad de materia en el universo temprano, un lugar donde galaxias en colisión empujaron grandes cantidades de gas hacia sus centros. Ese gas alimentaría la formación estelar y ambos agujeros negros al mismo tiempo, lo que explicaría por qué dos cuásares se encendieron juntos.

Si las dos galaxias anfitrionas se están fusionando, los agujeros negros eventualmente deberían hundirse hacia el centro de la galaxia combinada, formar un par vinculado y, en un futuro lejano, fusionarse. Pares como este son la etapa temprana del proceso que se cree produce el tenue fondo de ondas gravitacionales reportado por la colaboración NANOGrav.

Preguntas que los lectores hacen sobre el par de cuásares

¿Qué es un par de cuásares?

Un par de cuásares son dos agujeros negros supermasivos que se alimentan activamente y están cerca uno del otro en el espacio, generalmente porque sus galaxias anfitrionas están interactuando o fusionándose. Se han encontrado muy pocos en los primeros mil millones de años después del Big Bang.

¿A qué distancia está Nāpōwawāʻenakaulua?

Su luz partió del par unos 900 millones de años después del Big Bang, lo que corresponde a un corrimiento al rojo de aproximadamente 6.08. La luz ha viajado durante casi 13 mil millones de años para llegar a Webb.

¿Cómo pesan los astrónomos un agujero negro tan lejano?

Miden la anchura de las líneas de emisión de hidrógeno del gas que orbita el agujero negro. Las órbitas más rápidas significan líneas más anchas, y combinadas con el brillo del cuásar, la anchura da una estimación de masa. Estas estimaciones de un solo espectro son inciertas en aproximadamente un factor de dos.

¿Podría el segundo cuásar ser una ilusión causada por lentes gravitacionales?

Es posible pero se considera menos probable. Los dos espectros difieren en formas que las lentes no deberían producir, especialmente en las formas de sus salidas de gas, pero se ha detectado una posible galaxia en primer plano en imágenes de Hubble. Un modelo detallado de lente pondrá a prueba la idea.

Qué viene después

Webb registró los datos del descubrimiento el 2 de abril de 2025, el seguimiento de Gemini continuó hasta este año, y el artículo se publicó el 10 de noviembre de 2026. El equipo de Onorato ahora está preparando un estudio dinámico del gas que se mueve entre los dos cuásares y un modelo de lente basado en imágenes de archivo de Hubble. Un artículo separado liderado por Roberto Decarli del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia reportará las galaxias compañeras encontradas en todo el estudio Aether, el primer paso hacia la muestra estadística que puede mostrar si pares como este son comunes o raros.

Referencia: Onorato et al., “Nāpōwawā‘enakaulua: A Close Quasar Pair at Cosmic Dawn in the Aether Survey,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb11f

Etiquetas: astronomía, James Webb Space Telescope, JWST, agujeros negros, Gemini North, cuásares