Un equipo internacional de astrónomos dirigido por investigadores de la Universidad de Waseda y la Universidad de Tohoku ha identificado un cuásar inusual en el universo temprano que contiene uno de los agujeros negros supermasivos de más rápido crecimiento conocidos por su tamaño. Los datos del Telescopio Subaru muestran una sorprendente combinación de características. Los cuásares atraen materia a un ritmo excepcionalmente alto, emiten intensos rayos X y lanzan un potente chorro de radio. Muchas teorías existentes sugieren que estas características no deberían aparecer juntas, lo que hace de este objeto un descubrimiento raro y revelador. Las observaciones proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros supermasivos crecieron tan rápidamente en los primeros días del universo.
Los agujeros negros supermasivos, de millones a miles de millones de veces la masa del Sol, se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Crecen de tamaño al aspirar el gas circundante. A medida que este material gira en espiral hacia adentro, forma un disco de acreción giratorio y puede alimentar una región compacta de plasma extremadamente caliente conocida como corona (una fuente clave de rayos X). En algunos casos, el sistema también produce un chorro estrecho que brilla intensamente en longitudes de onda de radio. Cuando los agujeros negros se alimentan activamente y son extremadamente luminosos, se les conoce como cuásares. Cómo algunos de estos gigantes se volvieron tan masivos en las primeras etapas de la historia cósmica sigue siendo una importante pregunta sin respuesta.
Superando el límite de crecimiento del agujero negro
Una explicación propuesta para el rápido crecimiento inicial es el crecimiento super-Eddington. En condiciones normales, la radiación emitida por el material que se infla empuja hacia afuera, lo que limita la rapidez con la que puede crecer el agujero negro. Este límite teórico se conoce como límite de Eddington. Sin embargo, algunos entornos extremos permiten que los agujeros negros excedan este límite durante cortos períodos de tiempo, lo que provoca que la masa crezca muy rápidamente.
Para investigar si tal crecimiento ocurrió en el universo temprano, los investigadores utilizaron el espectrógrafo de infrarrojo cercano (MOIRCS) del Telescopio Subaru. Siguiendo el movimiento del gas cerca del quásar y analizando la línea de emisión de Mg II (2800 Å), estimaron la masa del agujero negro. Los resultados apuntan a un agujero negro supermasivo que existió hace unos 12 mil millones de años y que está acumulando materia aproximadamente 13 veces el límite de Eddington según las mediciones de rayos X.
Un cuásar que desafía las expectativas
Lo que distingue a este material es cómo se comporta en diferentes longitudes de onda de luz. Muchos modelos teóricos predicen que durante el crecimiento Super-Eddington, los cambios en la estructura interna de la corriente de crecimiento debilitan la emisión de rayos X y suprimen la actividad del chorro. En cambio, estos quásares son brillantes en rayos X y al mismo tiempo tienen un gran volumen de radio. Los hallazgos sugieren que el agujero negro todavía está creciendo a velocidades extremas, manteniendo una corona activa y un potente chorro. Esta combinación inusual apunta a procesos físicos que los modelos actuales aún no explican completamente.
El equipo sugiere que el cuásar pudo haber sido visto durante un breve período de transición, tal vez después de una repentina explosión de gas. En este escenario, el rápido crecimiento del material disponible lleva al agujero negro a un estado de súper Eddington. Durante un tiempo limitado, tanto la corona emisora de rayos X como el chorro de radio están muy activos antes de que el sistema entre en un modo más normal de acreción gradual.
Si esta explicación es correcta, el objeto ofrece una rara oportunidad de estudiar el crecimiento de los agujeros negros a medida que cambian con el tiempo en el universo temprano, un paso importante hacia la explicación de cómo se formaron tan rápidamente los agujeros negros supermasivos.
Implicaciones para la evolución de las galaxias
Fuertes señales de radio indican que el avión lleva suficiente energía para impactar su entorno. Estos chorros pueden calentar o alterar el gas dentro de la galaxia anfitriona, afectando potencialmente la formación de estrellas y dando forma a cómo las galaxias y sus agujeros negros centrales evolucionan juntos. La relación entre el crecimiento de Super-Eddington y la retroalimentación impulsada por aviones aún no se comprende bien, y este cuásar proporciona un valioso punto de referencia para probar nuevos conceptos.
La autora principal, Sakiko Obuchi (Universidad de Waseda), dijo:
“Este descubrimiento nos ayuda a comprender cómo se formaron tan rápidamente los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo. Queremos investigar qué impulsa la inusualmente fuerte emisión de rayos X y radio y si objetos similares están ocultos en los datos del estudio”.
Los resultados fueron publicados como Obuchi et al. “Descubrimiento de un quásar radio-ruidoso luminoso de rayos X en z = 3,4: una posible fase de transición de super-Eddington”. Diario astrofísico el 21 de enero de 2026.
El estudio fue apoyado por Subvenciones para la Investigación Científica (Subvenciones Nos. 25K01043, 23K13154, 22H00157), el Programa Forestal JST (JPMJFR2466) y una subvención de investigación de la Fundación Inamori.
El Telescopio Subaru es un gran observatorio óptico-infrarrojo operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Instituto Nacional de Ciencias Naturales, con el apoyo del Proyecto MEXT para la Promoción de Grandes Fronteras Científicas. El equipo reconoce y respeta la importancia cultural, histórica y natural de Maunakea, Hawaii, desde donde se realizaron estas observaciones.
