El James Webb encuentra la mejor prueba hasta ahora de las misteriosas «estrellas con agujeros negros» del universo primitivo

Un hallazgo inesperado en el universo temprano

Los pequeños puntos rojos comenzaron a aparecer poco después de las primeras observaciones del Webb. Estos objetos ya existían apenas unos 600 millones de años después del Big Bang y presentaban unas características que desconcertaron a los astrónomos.

Su color extremadamente rojizo y su brillo parecían indicar galaxias gigantes formadas demasiado pronto, algo difícil de encajar en los modelos cosmológicos.

Sin embargo, surgió otra posibilidad. En lugar de albergar enormes cantidades de estrellas, estos objetos podrían estar dominados por un agujero negro en rápido crecimiento rodeado por una densa envoltura gaseosa que absorbe gran parte de la radiación y modifica la luz que llega hasta nosotros.

GLIMPSE-17775 se ha convertido ahora en el mejor laboratorio para poner a prueba esa hipótesis.

La ayuda de una lente gravitacional natural

El objeto fue descubierto gracias al programa GLIMPSE, diseñado para estudiar algunas de las fuentes más débiles del universo temprano.

La suerte también jugó un papel importante. GLIMPSE-17775 se encuentra detrás del cúmulo de galaxias Abell S1063 y su luz es amplificada por el fenómeno de lente gravitacional, un efecto predicho por Einstein que actúa como una gigantesca lupa cósmica.

Aunque el James Webb dedicó unas 30 horas de observación al objeto, la amplificación producida por la lente gravitacional permitió obtener un nivel de detalle equivalente a unas 80 horas de exposición.

Gracias a ello, los investigadores consiguieron identificar más de 40 líneas espectrales, el conjunto más completo obtenido hasta ahora para un pequeño punto rojo.

Un agujero negro escondido tras una espesa envoltura de gas

Los datos obtenidos revelaron múltiples indicios independientes que apuntan hacia un mismo escenario.

Muchas de las líneas de hidrógeno, oxígeno y helio presentaban un ensanchamiento característico provocado por la dispersión de electrones, una señal típica de la existencia de una capa extremadamente densa de gas rodeando una fuente muy energética.

Además, los investigadores detectaron un auténtico «bosque de hierro» formado por 16 líneas espectrales de este elemento, junto con líneas de oxígeno y fenómenos de fluorescencia y absorción de helio.

Todos estos rasgos requieren una fuente energética intensa capaz de ionizar el entorno, algo compatible con un agujero negro que está acumulando materia rápidamente.

La combinación de todas estas señales constituye la evidencia más completa encontrada hasta ahora a favor del modelo de estrella con agujero negro.

También explica por qué estos objetos apenas emiten rayos X

Uno de los grandes misterios de los pequeños puntos rojos era su escasa emisión de rayos X. Un agujero negro activo debería producir abundante radiación de alta energía, pero la mayoría de estos objetos parecen sorprendentemente débiles en esa región del espectro.

El modelo de capullo gaseoso proporciona una explicación sencilla. La densa envoltura absorbería gran parte de los rayos X antes de que pudieran escapar, ocultando parcialmente la presencia del agujero negro central.

El Hubble completa el rompecabezas

Para obtener una imagen más completa, los investigadores combinaron las observaciones del James Webb con datos del telescopio espacial Hubble procedentes de los programas Frontier Fields y BUFFALO.

La información adicional permitió estudiar una característica conocida como discontinuidad de Balmer, cuya intensidad resultó ser más débil de lo esperado.

La explicación podría encontrarse en una galaxia anfitriona de gran tamaño que rodea al objeto. Según los autores, esta circunstancia sigue siendo compatible con el modelo de estrella con agujero negro y ayuda a explicar el exceso de luz azul observado.

Los pequeños puntos rojos ya no parecen romper la cosmología

Cuando el Webb descubrió esta nueva población de objetos, algunos científicos llegaron a sugerir que podían poner en aprietos nuestra comprensión del universo primitivo.

Sin embargo, los resultados obtenidos con GLIMPSE-17775 parecen indicar justamente lo contrario.

Los datos encajan con los modelos actuales de evolución cósmica y sugieren que los agujeros negros implicados podrían ser menos masivos de lo que se pensaba inicialmente.

Aunque todavía existen otras hipótesis sobre la naturaleza de estos enigmáticos objetos, los investigadores creen que la comunidad científica está convergiendo hacia una explicación común.

La respuesta definitiva quizá llegue en los próximos años, pero GLIMPSE-17775 ya ha proporcionado una de las piezas más importantes del rompecabezas que el James Webb comenzó a revelar hace apenas cuatro años.