Ha sido descubierto un agujero negro con una masa equivalente a 36.000 millones de soles en el centro de la Herradura Cósmica, un bello sistema compuesto por tres galaxias y ubicado en una zona de la constelación boreal de Leo. El reporte de dicho objeto astronómico, que se ubica entre los agujeros negros más masivos hasta ahora identificados, aparece en un artículo publicado en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) en agosto de este año. “No era mi objetivo hallar un agujero negro tan masivo durante mi investigación”, comenta el autor principal del estudio, el físico brasileño Carlos Melo-Carneiro, quien acaba de defender su tesis doctoral en la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS). “Pasé tres meses creyendo que había cometido un error.”
Este estudio adquirió su forma definitiva el año pasado, mientras Melo-Carneiro pasaba una estancia de investigación en la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, merced a una beca sándwich que le otorgó la Coordinación de Perfeccionamiento de Personal de Nivel Superior (Capes) de Brasil, como parte de sus estudios doctorales. Su idea originaria consistía en estudiar la historia evolutiva y la presencia de materia oscura, un tipo de elemento no visible que constituye algo más de una cuarta parte del universo, en la Herradura Cósmica. Su trabajo comprendía el cálculo de la masa del agujero negro que existiría en el centro de una de las galaxias que componen esa formación. Pero el resultado de ello se erigió como una gran sorpresa. “Sabíamos que existía un agujero negro en ese sistema, pero nuestros modelos iniciales apuntaban que tendría, a lo sumo, 10.000 millones de masas solares”, dice en una entrevista concedida a Pesquisa FAPESP el astrofísico británico Thomas Collett, de la universidad inglesa, coautor del artículo y codirector del trabajo doctoral del brasileño.
A causa de una peculiaridad de ese sistema galáctico, fue posible calcular mediante dos métodos distintos la masa del agujero negro. Una de estas técnicas permite estimar dicho parámetro a través de la medición de la velocidad de desplazamiento de las estrellas situadas en sus alrededores. Cuanto más pesado es el agujero negro, más rápido se mueve esa materia visible. El otro enfoque explota una singularidad de ese sistema de galaxias, cuya imagen visible aparece distorsionada por fenómenos a los que se conoce con el nombre de lentes gravitatorias o lentes gravitacionales. “Realizamos simulaciones computacionales y vimos que era necesaria la existencia de un agujero negro de 36.000 millones de masas solares para reproducir simultáneamente el efecto de lente gravitacional y el movimiento de las estrellas en ese sistema”, comenta Melo-Carneiro. El margen de error de la estimación de la masa del agujero negro es de alrededor del 15 %.
“El artículo es sumamente interesante, y lo es especialmente la determinación de la masa del agujero negro mediante el empleo de una combinación de métodos: la dinámica estelar y las lentes gravitatorias”, comenta el astrofísico Rodrigo Nemmen, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), quien no tomó parte en el estudio.
NasaLa imagen muestra un objeto redondeado de color rojo naranja circundado por un anillo incompleto en azul y algunas formaciones borrosas dentro de los recuadros. El agujero negro se ubica en el centro del objeto anaranjado, que es una de las tres galaxias del sistemaNasa
La Herradura Cósmica, descubierta en el año 2007 durante el mapeo del cielo denominado Sloan Digital Sky Survey, es uno de los más conocidos sistemas galácticos cuya imagen en las frecuencias de la luz visible aparece distorsionada y amplificada por las lentes gravitacionales. Este fenómeno, postulado por Albert Einstein (1879-1955) en la teoría de la relatividad general (1915), deriva de la acción de la gravedad. Un objeto de enorme masa deforma o tuerce la curvatura del espacio y del tiempo. Esta alteración hace que la luz que pasa alrededor de ese objeto se distorsione y se magnifique, como si hubiese sido ampliada por una lente.
La imagen del sistema de tres galaxias nos recuerda la de una herradura debido al efecto de las lentes gravitatorias. Sin este, todo lo que un observador situado en la Tierra vería en esa zona de la constelación de Leo sería un objeto redondeado, de color rojo naranja, pero no el aro azulado semicerrado (la herradura) que lo circunda. Este objeto en tono de fuego es una galaxia del tipo rojo luminoso y, de las tres, es la que se ubica más cerca, a alrededor de 5.000 millones de años luz. “El agujero negro cuya masa estimamos aparece alojado exactamente en el centro de esa galaxia”, explica la física Cristina Furlanetto, de la UFRGS, quien también firma el artículo y que dirigió la tesis doctoral de Melo-Carneiro.
A causa de su enorme masa, decenas de veces mayor que la de la Vía Láctea, esta galaxia hace las veces de una lente gravitacional: amplifica y distorsiona la luz de dos galaxias mucho más lejanas que “se esconden detrás de ella”, una situada a 10.400 millones de años luz y la otra a 11.000 millones de años luz. La herradura azul, un tipo de formación a la que técnicamente se la denomina anillo de Einstein, es el resultado del fenómeno de las lentes gravitatorias, que distorsiona y amplifica la luz de la galaxia más lejana del sistema. La luz de la galaxia del medio también padece este efecto, pero no genera formaciones tan bellas como la del anillo. Produce una imagen borrosa cerca de la galaxia luminosa roja y una estela azulada por encima de la herradura, que pueden verse en los recuadros que realzan los detalles del sistema galáctico en la imagen menor publicada en este reportaje.
Los agujeros negros son objetos astronómicos tan densos que, a partir de una determinada distancia de su centro, todo, incluso la luz, es atraído hacia su interior por su enorme fuerza gravitatoria. La comprensión predominante en la astrofísica actual indica que, en la mayoría de las galaxias, y quizá en todas, habría un agujero negro supermasivo en su centro. La Vía Láctea, por ejemplo, aloja un agujero negro de alrededor de 4,3 millones de masas solares denominado Sagitario A*. La galaxia M87, una de las más grandes que se conocen, posee uno mayor todavía, de 6.500 millones de masas solares. El agujero negro de la Herradura Cósmica se encuentra adormecido. En otras palabras: casi que no traga la materia visible que circula a su alrededor. Permanece silencioso la mayor parte del tiempo. Tal carencia de actividad de este peso pesado dificulta su estudio más a fondo.
Una cuestión interesante que debe investigarse en la Herradura Cósmica consiste en conocer cómo transcurrió el proceso de evolución de la galaxia roja luminosa y su enorme agujero negro. ¿Crecieron en forma integrada o de modo independiente? ¿Surgieron juntos o se formaron en distintas épocas? Estas son algunas de las incógnitas que los nuevos estudios a cargo del grupo de la UFRGS procurarán develar.
Este artículo salió publicado con el título “Peso pesado galáctico” en la edición impresa n° 356 de Octubre de 2025.
Artículo científico
MELO-CARNEIRO, C. R. et al. Unveiling a 36 billion solar mass black hole at the centre of the Cosmic Horseshoe gravitational lens. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 4 ago. 2025.
