El JWST confirma un agujero negro supermasivo a la fuga

RBH-1: un agujero negro supermasivo a la fuga

Esta semana (18 de diciembre de 2025), un grupo de astrónomos anunció que las observaciones de seguimiento con el Telescopio Espacial James Webb han confirmado que RBH-1 es un agujero negro supermasivo a la fuga. El objeto, situado a una distancia de viaje de la luz de aproximadamente 7.500 millones de años, posee al menos 10 millones de veces la masa del Sol y se desplaza a casi 954 kilómetros por segundo, una velocidad suficiente para atravesar el tenue gas que rodea a su galaxia anfitriona y escapar hacia el espacio intergaláctico. La evidencia es impactante: los espectros del NIRSpec del JWST mapean un salto brusco de velocidad a través de una luminosa onda de choque de proa delante del objeto y una larga estela de formación estelar que se extiende unos 200.000 años luz tras él.

Cómo el JWST precisó el movimiento

RBH-1 fue detectado por primera vez en imágenes del Hubble en 2023 debido a una dramática estructura similar a la de un cometa: un brillante choque frontal y una larga cadena de estrellas jóvenes en su estela. Para comprobar si esa morfología procedía realmente de un objeto masivo que se movía a velocidad supersónica, el equipo de Pieter van Dokkum, de Yale, utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano del JWST para medir la velocidad del gas excitado por el choque a lo largo de la estructura. Dado que toda la estructura está ligeramente inclinada hacia la Tierra, la luz del gas del lado cercano presenta un desplazamiento al azul, mientras que el gas del lado lejano presenta un desplazamiento al rojo. El conjunto de datos del JWST muestra una diferencia de velocidad abrupta: el gas que se encuentra detrás del choque se mueve unos 600 km/s más rápido que el material que está delante, y esta configuración solo puede explicarse por un objeto pesado que se abre paso a través del medio circungaláctico a unos 954 km/s.

Esa velocidad, combinada con la masa inferida y la geometría de la onda de choque y la estela, llevó al equipo a concluir que RBH-1 no es un punto brillante transitorio ni una corriente fortuita de estrellas. En su lugar, se trata de un auténtico agujero negro supermasivo a la fuga; el primero en el que las firmas cinemáticas y espectrales se han medido con la precisión suficiente para ser convincentes.

¿Qué puede impulsar un agujero negro supermasivo con tanta fuerza?

La hipótesis principal es el retroceso gravitacional tras la fusión de dos agujeros negros supermasivos. Cuando dos agujeros negros giran en espiral uno hacia el otro, emiten ondas gravitacionales; si las ondas salientes se emiten de forma asimétrica, el agujero recién formado puede recibir un potente impulso. Las simulaciones han demostrado desde hace tiempo que son posibles impulsos de cientos a unos pocos miles de km/s bajo relaciones de masa y alineaciones de espín plausibles. Alternativamente, las interacciones de tres cuerpos en un núcleo galáctico saturado —por ejemplo, cuando tres agujeros negros se encuentran tras sucesivas fusiones de galaxias— pueden catapultar a uno de ellos hacia fuera. La velocidad observada y la masa de la galaxia anfitriona son coherentes con los modelos de retroceso, y el equipo de van Dokkum sostiene que el retroceso por ondas gravitacionales es el origen más probable de RBH-1.

Ambos mecanismos dejan huellas observacionales similares: un objeto masivo desplazado, una onda de choque de proa donde comprime el gas y una estela de gas comprimido y enfriado detrás que puede desencadenar la formación estelar. RBH-1 presenta las tres características, razón por la cual la confirmación del JWST es un hito empírico tan importante.

Fugitivos y estelas: otras formas en que los agujeros errantes se anuncian

RBH-1 no es el único objeto que sugiere que los agujeros negros masivos pueden vagar. En un resultado independiente, las observaciones del JWST y de ALMA de la galaxia espiral cercana NGC 3627 revelaron una cinta de gas molecular frío y polvo de 20.000 años luz de longitud, perfectamente recta, que los investigadores interpretan como una "estela galáctica" dejada por un intruso compacto. Mengke Zhao y sus colaboradores modelaron la estructura como la estela de un objeto compacto con unos 10 millones de masas solares que se mueve a velocidad supersónica a través de un disco; el gas comprimido se enfrió hasta adquirir forma molecular y ahora traza el trayecto. Esa estela es más estrecha y fría que la estructura normal de los brazos espirales, y la alineación de su campo magnético implica una compresión por choque en lugar de la turbulencia ordinaria.

Otra vía de observación proviene de los destellos transitorios. Una clase distinta de descubrimientos —eventos de disrupción de marea observados lejos de los centros galácticos— ha revelado agujeros negros masivos que se iluminan cuando despedazan a una estrella desafortunada. El monitoreo por radio de una disrupción de marea descentrada (catalogada como AT 2024tvd) mostró destellos de radio inusualmente brillantes y de variación rápida, lo que sugiere potentes flujos de salida desde un agujero negro alejado del núcleo galáctico. Estas firmas de radio pueden señalar la presencia de un agujero errante incluso cuando este es, de otro modo, invisible.

Por qué esto es importante para la evolución de las galaxias y la astronomía de ondas gravitacionales

Confirmar que los agujeros negros supermasivos pueden ser expulsados de los centros de las galaxias tiene varias consecuencias. A escala galáctica, perder un agujero negro central altera el funcionamiento de la retroalimentación (feedback): la influencia energética del agujero negro sobre el gas y la formación estelar. Un SMBH (agujero negro supermasivo) expulsado arrastra consigo un minúsculo séquito de gas y estrellas ligados a él, pero deja alterado el núcleo galáctico; las expulsiones repetidas a lo largo del tiempo cósmico podrían cambiar la demografía de los agujeros negros centrales y las historias de crecimiento de las galaxias.

Para la astrofísica de ondas gravitacionales, RBH-1 es una consecuencia directa y observable de procesos que también producen ondas gravitacionales de baja frecuencia. Medir la tasa y las velocidades de los SMBH a la fuga restringe las propiedades de la población de fusiones de agujeros negros (relaciones de masa, alineaciones de espín y entornos), que son exactamente los parámetros que determinan el retroceso gravitacional. Ese vínculo conecta los sondeos electromagnéticos (JWST, ALMA, redes de radiotelescopios) con las futuras observaciones de los detectores de ondas gravitacionales espaciales.

Donde persiste el debate

No todos los entornos inusuales de agujeros negros apuntan de forma inequívoca al mismo canal de formación. Algunos sistemas, como la "Galaxia Infinito" reportada a partir de los sondeos del JWST, han suscitado un debate sobre si los agujeros negros compactos y de rápido crecimiento observados se formaron in situ mediante un colapso directo y rápido de gas (una llamada semilla pesada) o si llegaron como intrusos. Los datos pueden ser complejos: el gas ionizado, la emisión de rayos X y la alineación cinemática deben medirse para distinguir un agujero negro formado localmente de uno que fue impulsado hacia allí. La geometría de la onda de choque de proa y la velocidad medida de RBH-1 proporcionan una de las firmas más claras hasta ahora a favor de la expulsión, pero en otros casos los investigadores siguen discrepando sobre qué escenario respaldan los datos.

¿Qué sigue?

La confirmación de RBH-1 catalizará trabajos de seguimiento en todo el espectro electromagnético. ALMA puede mapear el gas molecular frío con mayor detalle a lo largo de la estela; las redes de radio pueden buscar chorros o flujos de salida vinculados a la acreción; y las imágenes profundas en el óptico y el infrarrojo cercano pueden buscar sobredensidades estelares transportadas con el agujero. Sondeos como el LSST del Observatorio Vera Rubin ayudarán a encontrar más candidatos identificando estelas lineales, núcleos activos desplazados o eventos de disrupción de marea descentrados. Mientras tanto, los modelos mejorados de población de ondas gravitacionales incorporarán las restricciones electromagnéticas para predecir cuántos fugitivos deberían existir y dónde buscarlos.

Más allá de los avances técnicos, RBH-1 es un recordatorio oportuno de que las galaxias son ecosistemas dinámicos y a veces violentos. Un solo evento —la muerte asimétrica de dos agujeros negros titánicos— puede lanzar a un gigante oscuro a través del espacio y dejar una cicatriz luminosa que el JWST puede leer miles de millones de años después. Encontrar más de estas cicatrices nos dirá con qué frecuencia el universo expulsa a sus habitantes más pesados y qué significa eso para el crecimiento de las galaxias y de los agujeros negros que las anclan.

Fuentes

• Preimpresión de arXiv (van Dokkum et al., estudio NIRSpec del JWST confirmando RBH-1)
• Astrophysical Journal Letters (artículo del descubrimiento inicial de RBH-1, 2023)
• Colaboración PHANGS y artículo de arXiv asociado (Mengke Zhao et al., estela en NGC 3627)
• Materiales de investigación de la Universidad de Yale / Pieter van Dokkum (trabajo de seguimiento del JWST)
• Universidad de California, Berkeley (seguimiento por radio y estudios de disrupción de marea AT 2024tvd)
• NASA / STScI (instrumentación y programas de observación del Telescopio Espacial James Webb)