Un estudio internacional dirigido por Zhibo Yu, de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha identificado las causas por las que los agujeros negros supermasivos han disminuido su ritmo de crecimiento en la actualidad en comparación con épocas remotas.
Con observaciones del observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios, los investigadores comprobaron que estos objetos ya no incorporan materia ni aumentan de masa al ritmo que tuvieron durante el llamado “mediodía cósmico”.
Esta ralentización, documentada en The Astrophysical Journal, se atribuye principalmente a la marcada disminución del gas frío disponible, que es el combustible necesario para su crecimiento.
Hace unos diez mil millones de años, durante el mediodía cósmico, los agujeros negros supermasivos —con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol— alcanzaron su fase de mayor actividad. El equipo de Yu, al analizar datos que cubren gran parte de la historia del universo, determinó que desde entonces el crecimiento de estos objetos ha ido desacelerándose de forma sostenida.
Las observaciones en rayos X resultaron fundamentales para entender la transición entre aquella fase de rápido crecimiento y el estancamiento actual.
El trabajo se basó en el análisis de aproximadamente 1,3 millones de galaxias y de unos 8.000 agujeros negros supermasivos en fase de crecimiento, utilizando los telescopios Chandra, XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y eROSITA, misión germano-rusa.
Según Niel Brandt, profesor de la Universidad Estatal de Pensilvania y coautor del estudio, el ritmo de consumo de material por parte de los agujeros negros se ha reducido considerablemente con la edad del universo, y la causa principal es la disminución progresiva del gas frío necesario para alimentarlos.
Al superponer la información de cada telescopio, el equipo obtuvo una visión detallada de la evolución de los agujeros negros a escala cósmica: XMM-Newton y eROSITA proporcionaron observaciones de gran cobertura pero menor profundidad, sensibles a objetos cercanos y brillantes, mientras que Chandra se concentró en áreas reducidas para detectar fuentes débiles y distantes.
Fan Zou, investigador de la Universidad de Michigan, destacó que combinar datos de distintos telescopios de rayos X permite construir una imagen más precisa del crecimiento de estos agujeros negros que la que ofrecería cualquiera de los instrumentos por sí solo, lo que ayuda a explicar por qué en diez mil millones de años su crecimiento pasó de frenético a muy lento.
El estudio responde a las preguntas clave: qué sucedió, quién lo analizó y cuál es la conclusión principal sobre la evolución de estos cuerpos.
Los resultados muestran que la desaceleración no se debe ni a una reducción considerable del número de agujeros negros activos ni a cambios drásticos en sus masas típicas, sino a una menor disponibilidad de gas frío a escala cósmica en la actualidad respecto al mediodía cósmico. Estas conclusiones provienen del análisis sistemático de la masa y el brillo de los agujeros negros y del recuento de galaxias con fuentes de rayos X indicativas de actividad de crecimiento.
El conjunto de observaciones abarcó desde estudios superficiales sobre amplias áreas del cielo hasta campañas muy profundas en regiones pequeñas, en un diseño comparado por los autores con un “pastel de capas” en el que cada telescopio aporta información a un nivel distinto.
La metodología permitió además contrastar los principales escenarios propuestos para explicar la ralentización: si la eficiencia de acreción había cambiado, si las masas promedio variaron o si el número absoluto de agujeros negros en crecimiento se había modificado. El equipo concluyó que la causa principal es la disminución sostenida en la tasa a la que los agujeros negros incorporan nuevo material, una tendencia que se inició tras el Big Bang y que, según los autores, continuará en el futuro.
El reto técnico más importante fue distinguir entre los agujeros negros más masivos y aquellos que crecen con mayor rapidez, ya que ambos producen altos niveles de rayos X. Para resolverlo, los científicos complementaron las observaciones en rayos X con datos ópticos e infrarrojos, que permitieron estimar las masas y diferenciar las tasas de crecimiento de los objetos detectados.
