La diminuta galaxia que alberga un agujero negro descomunal: el misterio de Segue 1
En los confines de la Vía Láctea, una galaxia enana oculta un coloso invisible: un agujero negro tan grande que contradice la hipótesis de que estaba dominada por materia oscura.
Por Enrique Coperías
Recreación artística de la galaxia enana Segue 1, una de las más pequeñas y oscuras del halo de la Vía Láctea. En su centro, un agujero negro supermasivo —de unas 450.000 masas solares— podría explicar los movimientos anómalos de sus estrellas, según un nuevo estudio. Imagen generada con DALL-E
En los confines del halo de la Vía Láctea, a tan solo 75.000 años luz de la Tierra, flota una galaxia enana tan débil y tenue que durante mucho tiempo se dudó de si merecía siquiera ese nombre.
Con apenas unas pocas docenas de estrellas visibles, Segue 1 ha sido considerada durante años la campeona de la materia oscura: un minúsculo cúmulo estelar donde el 99,9% de la masa parecía estar compuesta por algo invisible.
Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters da un giro radical a esa historia. Según un equipo de astrónomos de las universidades estadounidenses de Texas en Austin y San Antonio, el núcleo de esta pequeña galaxia podría esconder un agujero negro supermasivo de unas 450.000 veces la masa del Sol.
Si la interpretación se confirma, sería uno de los agujeros negros más desproporcionados del universo conocido: un coloso enterrado en un cuerpo estelar casi insignificante.
De galaxia fantasma a «anomalía cósmica»
Descubierta en 2007 gracias al proyecto de investigación espacial Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Segue 1 siempre ha desconcertado a los astrónomos. Su luz es tan débil que brilla menos que un cúmulo globular, y sin embargo sus estrellas se mueven como si estuvieran sujetas por una masa miles de veces superior.
De ahí su fama como galaxia dominada por materia oscura, un laboratorio natural para estudiar ese componente invisible que se cree que constituye cerca del 85% de la materia del cosmos.
El nuevo trabajo, liderado por Nathaniel Lujan y Karl Gebhardt, pone en duda esa etiqueta. Los investigadores han aplicado modelos dinámicos orbitales —una especie de reconstrucción por ordenador de las órbitas estelares— para reproducir los movimientos observados de 71 estrellas de Segue 1.
El resultado es sorprendente, pues las simulaciones encajan mucho mejor si se incluye un agujero negro central de medio millón de masas solares. Sin él, los modelos solo pueden ajustarse si se supone una cantidad irreal de materia oscura concentrada, algo que no encaja con la física galáctica ni con los perfiles típicos de halos de materia oscura.
🗣️ «Los modelos sin agujero negro exigen una densidad central de materia oscura absurdamente alta —explican los autores—. Incorporar un agujero negro ofrece una descripción más natural y coherente con lo que observamos en otros sistemas».
Un corazón que gira a toda velocidad
Una de las pistas más llamativas procede de la rotación de las estrellas en la región central. El estudio detecta un aumento brusco de la velocidad de rotación hasta 9 o 10 kilómetros por segundo, con picos que alcanzan los 14 km/s. Es un ritmo insólito para un objeto tan diminuto: su velocidad de dispersión estelar —una medida de cómo se mueven aleatoriamente las estrellas— es de apenas 4 km/s.
En palabras de los autores, «una aceleración tan pronunciada solo puede explicarse por un incremento súbito de masa en el centro del sistema o por una fuerte perturbación gravitatoria». La hipótesis de un agujero negro supermasivo ofrece una explicación directa. «Estaba ejecutando cientos de miles de modelos y no encontraba ninguno que encajara —explica Lujan—. Y entonces, finalmente, decidí jugar con la masa del agujero negro y, de repente, empezó a funcionar».
Además, los modelos con agujero negro reproducen un patrón orbital isotrópico, algo común en sistemas galácticos estables. En cambio, los modelos sin él requieren órbitas exageradamente radiales, con las estrellas lanzándose hacia dentro y hacia fuera como balas en una ruleta cósmica, una configuración considerada poco realista.
Un agujero negro fuera de escala
Si las cifras son correctas, el agujero negro de Segue 1 supera en masa total al conjunto de estrellas que lo rodean. La galaxia apenas contiene unas 340 luminosidades solares y unos pocos miles de masas solares en estrellas, mientras que su agujero negro pesaría unas 450.000 masas solares, una proporción sin precedentes.
Es como si en el corazón de un pueblecito cósmico se escondiera un monstruo gravitatorio propio de una gran galaxia. Para hacerse una idea, la Vía Láctea, con sus cientos de miles de millones de estrellas, alberga un agujero negro central, Sagitario A*, de cuatro millones de masas solares. Segue 1 tendría un agujero negro solo unas diez veces menor… pero con un millón de veces menos estrellas.
«Es un desajuste extremo —explica Gebhardt—. Podríamos estar viendo el núcleo fósil de una galaxia mucho más grande que fue despojada de su envoltura estelar por la Vía Láctea».
Las «pequeñas manchas rojas» del universo temprano
La posibilidad de que Segue 1 sea el resto de una antigua galaxia engullida encaja con otro fenómeno emergente: las llamadas pequeños puntos rojos o little red dots, objetos detectados por el telescopio espacial James Webb en el universo temprano.
Se trata de galaxias compactas con agujeros negros gigantes, vistas cuando el cosmos tenía menos de mil millones de años, cuya luz infrarroja sugiere que su brillo procede del gas que cae sobre un agujero negro sobredimensionado. Segue 1 podría ser una versión local y apagada de aquellas reliquias, un fósil cósmico de la época en que los agujeros negros primordiales crecían con rapidez antes de que sus galaxias se desarrollaran plenamente.
El estudio cita modelos recientes que explican cómo semillas de agujeros negros nacidos muy pronto —quizá tras el colapso de nubes primordiales de gas o de las primeras estrellas masivas— podrían haber crecido de forma desproporcionada, devorando materia a ritmos súper-Eddington. Esto significa que el agujero negro está creciendo más rápido de lo que la física considera su límite teórico normal, es decir, absorbiendo materia a una velocidad superior al límite de Eddington, que es el punto en que la presión de la radiación debería frenar la caída del gas.
Si ese fue el caso de Segue 1, su agujero negro habría sobrevivido mientras el resto de la galaxia se desintegraba bajo el tirón gravitatorio de la Vía Láctea, dejando solo un núcleo casi desnudo orbitando como un espectro.
La galaxia enana Segue 1 podría ser un fósil cósmico de la era en que los agujeros negros primordiales crecían a ritmos desbocados, antes de que las galaxias se formaran por completo. Cortesía: Goddard Space Flight Center
¿Materia oscura o masa invisible?
Durante años, Segue 1 fue citada como el ejemplo más puro de una galaxia dominada por materia oscura. Sus movimientos estelares implicaban un cociente masa/luz superior a 3.000, lo que parecía descartar cualquier explicación convencional.
El nuevo modelo, sin embargo, sugiere que buena parte de esa masa invisible podría estar concentrada en el agujero negro central, reduciendo así de manera drástica la necesidad de un halo de materia oscura tan denso. Aun así, los autores no descartan su presencia: los datos indican que existe un halo oscuro extendido, aunque menos extremo de lo que se pensaba.
Las simulaciones indican que los modelos con un agujero negro y un halo moderado ofrecen el mejor ajuste global a las observaciones, frente a los modelos sin agujero negro, que requieren parámetros artificiales.
🗣️ «El agujero negro explica tanto la rotación estelar como la estructura orbital sin recurrir a perfiles de materia oscura exóticos», afirman Gebhardt y su equipo.
Cautela ante los datos
No obstante, el equipo reconoce que sus conclusiones deben tomarse con prudencia. El estudio se basa en solo 71 mediciones de velocidad estelar, un número pequeño para un análisis tan delicado. Además, Segue 1 está siendo desgarrada por las mareas gravitatorias de la Vía Láctea, lo que complica la interpretación de sus movimientos internos.
Otro factor potencial de error son las estrellas binarias, que pueden alterar las mediciones de velocidad radial y dar la impresión de una dispersión mayor. Sin embargo, los autores estiman que ese efecto sería como mucho de 1 o 2 km/s, insuficiente para explicar la rotación central observada ni la magnitud del aumento de velocidad.
«El auge de rotación hacia el centro no puede atribuirse a las binarias —subrayan los autores del estudio—. Se necesita una concentración masiva real».
A pesar de las limitaciones, el modelo reproduce de forma convincente los rasgos clave del sistema, y los autores argumentan que la hipótesis del agujero negro supermasivo es la más sencilla y coherente con los datos actuales.
Es difícil de creer, pero Segue 1, una galaxia enana muy tenue, se encuentra en el centro de esta imagen. Cortesía: CDS, Strasbourg, France/CDS/Aladin
Un laboratorio del origen galáctico
Si Segue 1 alberga de verdad un agujero negro de medio millón de masas solares, el hallazgo tiene implicaciones profundas para la formación de galaxias. En primer lugfar, sugiere que los agujeros negros supermasivos pueden formarse incluso en entornos galácticos diminutos, lo que obligaría a revisar las teorías sobre su origen cósmico.
En segundo lugar, refuerza la idea de que muchas de las galaxias satélite de la Vía Láctea podrían ser núcleos supervivientes de sistemas mayores, despojados por procesos de fusión galáctica y acreción gravitatoria a lo largo de miles de millones de años.
Por último, el hallazgo ofrece un vínculo inesperado entre el universo temprano y el cercano. Los pequeños puntos rojos detectados por el telescopio James Webb muestran que la desproporción entre agujeros negros y galaxias enanas era común en los primeros tiempos cósmicos. Si Segue 1 es una de sus herederas locales, podría servir como una ventana única al universo primitivo.
Un monstruo en miniatura
El caso de Segue 1 pone en evidencia que incluso los objetos más insignificantes pueden albergar secretos colosales. Con apenas unas decenas de estrellas y un brillo que apenas roza el límite de detectabilidad, esta galaxia enana ultradébil parece ocultar un agujero negro que desafía las proporciones del cosmos.
Para los astrónomos, se abre un nuevo camino de investigación: buscar signos similares en otras galaxias enanas del entorno galáctico. Si más sistemas muestran el mismo patrón, podría confirmarse la existencia de una población de agujeros negros huérfanos, reliquias de las primeras galaxias del universo, vagando dentro de minúsculos cúmulos estelares.
«Segue 1 podría ser el eslabón perdido entre las galaxias oscuras y las manchas rojas del universo primitivo», resume el estudio. Un recordatorio de que, en el cosmos, a veces los mayores enigmas se esconden en los lugares más pequeños. ▪️
Fuente: Nathaniel Lujan et al. Modeling the “Dark-matter Dominated” Dwarf Galaxy Segue 1 with a Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae0b4f
