Desde que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) comenzó sus operaciones científicas, los astrónomos han estado intrigados por la aparición de extraños puntos rojos en imágenes del universo distante. Los científicos de la Universidad de Copenhague han identificado ahora qué son estos objetos, descubriendo la actividad cósmica extrema escondida dentro de la densa nube de gas ionizado. Sus hallazgos fueron publicados la naturaleza El 14 de enero.
Cuando James Webb capturó sus primeras imágenes a aproximadamente 1,5 millones de kilómetros de la Tierra en diciembre de 2021, los investigadores rápidamente notaron algo inesperado. Esparcidos entre las estrellas y galaxias había pequeños e inexplicables puntos de luz roja que no se ajustaban a los modelos existentes del universo primitivo.
Un misterio cósmico del universo temprano
Apodados el “pequeño punto rojo”, estos objetos aparecieron en una época en la que el universo tenía sólo unos pocos cientos de millones de años. Después de aproximadamente mil millones de años, parecen haber desaparecido de la vista. Su breve aparición planteó una pregunta importante: ¿qué eran exactamente estas fuentes de color rojo brillante?
Una de las primeras hipótesis sugería que eran galaxias masivas lo suficientemente brillantes como para ser detectadas a lo largo de 13 mil millones de años de historia cósmica. Sin embargo, esa explicación entra en conflicto con lo que los científicos saben sobre la formación de galaxias. Galaxias tan masivas no deberían haber existido tan pronto después del Big Bang, ya que necesitaron mucho más tiempo para desarrollarse.
Agujeros negros escondidos en capullos de gas
Después de analizar datos web durante dos años, los investigadores del Centro Amanecer Cósmico del Instituto Niels Bohr llegaron a una conclusión diferente. Los puntos rojos están impulsados por agujeros negros, los objetos más extremos conocidos en el universo. Estas observaciones proporcionan una mirada poco común a cómo se formaron y comenzaron a crecer los primeros agujeros negros.
“Los pequeños puntos rojos son agujeros negros jóvenes, cien veces menos masivos de lo que se creía anteriormente, envueltos en un capullo de gas, que consumen para crecer. Este proceso genera mucho calor, que quema a través del capullo. Es esta radiación a través del capullo la que da a los pequeños puntos rojos su color rojo único”, dijeron los autores del estudio.
“Son mucho menos masivos de lo que la gente creía anteriormente, por lo que no necesitamos invocar tipos de eventos completamente nuevos para explicarlos”.
La importancia del descubrimiento puso al equipo del Cosmic Dawn Center en la portada de una de las revistas científicas más influyentes del mundo, Nature.
¿Por qué los agujeros negros son “comedores desordenados”?
Los astrónomos han identificado ahora cientos de estos pequeños puntos rojos, todos ellos agujeros negros jóvenes. Aunque se encuentran entre los agujeros negros más pequeños jamás observados, siguen siendo masivos según los estándares cotidianos: pesan hasta 10 millones de veces la masa del Sol y se extienden por casi diez millones de kilómetros de diámetro.
Los agujeros negros crecen atrayendo gas y polvo cercanos. Debido a que sus horizontes de sucesos son relativamente cortos, el material que cae se vuelve extremadamente caliente y luminoso antes de cruzar el punto de no retorno. Este proceso libera más energía que casi cualquier otro fenómeno conocido en el universo. La intensa radiación empuja el material entrante hacia afuera en lugar de consumirlo.
“Cuando el gas cae hacia un agujero negro, gira en espiral formando una especie de disco o embudo hacia la superficie del agujero negro. Termina tan rápidamente y se comprime tan densamente que genera temperaturas de millones de grados y brilla intensamente. Pero sólo una cantidad muy pequeña del gas que se traga escapa del agujero negro detrás del agujero negro. Por eso llamamos a los agujeros negros ‘devoradores desordenados'”, explica Dorrach Watson.
Resolviendo el enigma del rápido crecimiento de los agujeros negros
Toda galaxia grande, incluida la Vía Láctea, tiene un agujero negro supermasivo en su centro. La masa de una de nuestras galaxias es aproximadamente cuatro millones de veces la del Sol. A pesar de su importancia, los científicos todavía están tratando de comprender cómo estos objetos masivos se formaron tan temprano en la historia cósmica.
Los nuevos hallazgos ayudan a explicar cómo podrían existir cosas exactamente 700 millones de años después del Big Bang, algunas de las cuales alcanzaron miles de millones de veces la masa del Sol. Estos jóvenes agujeros negros en una rápida fase de acreción llenan un capítulo faltante en la evolución cósmica observada.
“Hemos capturado agujeros negros jóvenes en medio de su crecimiento acelerado en un punto que no habíamos notado antes. El denso capullo de gas que los rodea proporciona el combustible que necesitan para crecer tan rápido”, dijo Darrach Watson.
