El dilema clàssic de «qui va ser primer, l’ou o la gallina?» ha fet córrer rius de tinta i ha alimentat debats des de la nit dels temps. Són disjuntives de difícil solució, amb arguments a favor d’una o altra hipòtesi, però que la ciència també ha abordat des de perspectives més objectives per poder resoldre-les. Avui sabem que els primers ous van aparèixer abans que les aus i doncs abans que les gallines.
A nivell astronòmic, també tenim aquest tipus de dilemes que han aparegut a mesura que ens hem endinsat dins de l’observació de l’univers. Un dels que ha provocat més polèmiques els darrers 30 anys ha aparegut arran de la constatació que al cor de totes les galàxies s’hi amaguen forats negre supermassius. Són gegants gairebé impensables, de dimensions que costen imaginar i amb masses de varis milions de vegades la massa del nostre Sol. Aquests monstres, que van molt més enllà dels forats negres estel·lars que es formen quan un estel massiu arriba al final de la seva vida i col·lapsa sense aturador, condicionen i dominen bona part de la dinàmica galàctica. Influeixen en tota la galàxia tant per la seva força gravitatòria deguda a la concentració de molta massa en un espai molt reduït com pels efectes col·laterals dels enormes fluxos de gas ionitzat que cauen cap al monstre amb la radiació que hi va associada.
La pregunta que va emergir naturalment en veure l’estreta relació entre els forats negres supermassius i les galàxies al seu voltant és «qui va ser primer, el forat negre o la galàxia?». La teoria clàssica de formació de galàxies voldria que el forat negre sigues un producte de la pròpia formació de la galàxia, amb l’encesa de milers de milions d’estels. Al centre, el gas i la concentració d’estels hauria de ser màxima, i un cop aquests estels arriben a final de vida, formen milers o milions de forats negres que s’haurien d’anar fusionant amb el temps per formar els gegants que observem ara.
Aquesta teoria funcionaria si els forats negres supermassius es trobessin només en les galàxies del nostre entorn o no gaire lluny en l’espai i el temps. Per poder fusionar milers o milions de forats negres cal temps, molt de temps, potser uns quants milers de milions d’anys. Era doncs impensable trobar aquest tipus de forats negres en èpoques en què l’univers era molt més jove, quan a penes aviat passat una dècima part del temps transcorregut des d’aleshores. D’aquí que quan el Telescopi Espacial James Webb (JWST) va començar a observar els objectes coneguts com a Petits Punts Vermells o Little Red Dots en anglès (LRD), moltes coses van començar a trontollar. En vaig parlar ja en aquest article https://www.altaveu.com/opinio/petits-punts-vermells-ho-canvien-tot_73603_102.html en el que ja deia que tenien el potencial en canviar-ho tot.
Ara una investigació que s’acaba de publicar en la revista Nature i en les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society s’ha anat un pas més enllà. L’equip investigador ha utilitzat el JWST per observar un LRD molt particular. Es tracta d’Abell2744-QSO1 (QSO1), que va existir uns 700 milions d'anys després del Big Bang. És ben peculiar, ja que es troba situat darrere un cúmul de galàxies molt massiu, Abell2744 també conegut com el cúmul de Pandora. La massa enorme de totes les galàxies que conformen el cúmul distorsionen l’espai de tal manera que provoquen el que s’anomena un efecte de lent gravitatòria, bàsicament és com si tinguéssim una lent enorme que amplia i distorsiona el que es troba en la línia de mira del cúmul. Així doncs, QSO1 ens apareix molt més gran i definit que no pas si l’observéssim sense aquest efecte, i permet doncs que el JWST pugui veure detalls que no podem veure en altres LRDs.
En particular, les dades obtingudes han pogut observar el moviment del gas al voltant del centre de QSO1. Això ha permès modelitzar en detall com és aquesta regió i obtenir una mesura directa de la massa que s’hi troba. El resultat és que al centre de QSO1 s’hi concentra una massa de 50 milions de vegades la massa del nostre Sol, i que aquesta massa no es troba dispersa com s’hauria d’esperar si fos per exemple un cúmul d’estels, sinó que està concentrada en un punt molt concret que provoca que el moviment del gas segueixi les regles del moviment Keplerià, com els planetes del nostre sistema solar al voltant del Sol.
L’única conclusió possible d’aquestes observacions trencadores és que al centre de QSO1 hi ha un forat negre supermassiu d’almenys 50 milions de vegades la massa del Sol. Un monstre que fins ara era impensable trobar en una època tan pròxima al Big Bang. És impossible que aquest gegant sigui producte de fusions de forats més petits, fins i tot impossible que sigui producte del col·lapse d’estels encara més gegantins, i complicat que provingui d’un col·lapse directe com havia proposat l’equip de Priyia Natarajan, que arribava a produir forats negres d’entre 100.000 i 1.000.000 de vegades la massa del Sol.
L’existència sola d’aquest monstre, si realment es confirma que tot és correcte, ens obliga a replantejar els nostres esquemes de com es poden haver format, i més encara quan sembla que no sigui un cas aïllat.
Però és que a més, un segon resultat trencador d’aquestes observacions és que el forat negre supermassiu al centre de QSO1 representa els 2/3 de la massa total del LRD. És a dir, que si els LRDs són les versions joves de les galàxies actuals, el forat negre central es va formar abans que el núvol de gas col·lapsés. En realitat la galàxia sembla que s’estigui formant per la gran força d’atracció gravitatòria que té el forat negre i que va atraient i acumulant gas al seu voltant que en algun moment més endavant anirà creixent per formar estels. I aquí sí que sembla prou evident que tenim la resposta al problema que s’ha estat plantejant aquests darrers anys, el forat negre central sembla ser la llavor massiva al voltant de la qual neix, s’organitza i va creixent una galàxia com la nostra en què el monstre al centre només representa una milionèsima part de la massa total.
La revolució que aquesta investigació representa és realment molt notable. Ens obliga a replantejar totalment les teories que teníem per bones fins ara, i per això caldrà observar molts més LRDs per intentar també mesurar els seus paràmetres i poder establir nous models. El JWST i altres instruments que vindran, com el supertelescopi Europeu austral, el ELT, que està en la fase final de la seva construcció, seran essencials per seguir aportant llum i respostes a les preguntes que van sorgint: com s’han format aquests monstres, en quin moment, a partir de què? Ara tenim clar que l’ou és el protagonista, però encara en sabem molt poc dels ous-forats negres que semblen estar en l’origen de l’univers com el coneixem avui en dia.