Algunos de los misteriosos pinchazos de luz en los albores del universo podrían ser un tipo de objeto que nunca antes habíamos visto.
Según un nuevo análisis de un “pequeño punto rojo” (LRD) apodado el acantilado, estos objetos inexplicables podrían ser agujeros negros supermasivos envueltos en enormes y densas nubes de gas, como una atmósfera que rodea un núcleo estelar.
Es una explicación muy ordenada que resuelve un problema que los astrónomos están luchando por reconciliarse: una ‘ruptura’ a la luz de los LRD que hace que las galaxias en el universo temprano parezcan mayores que posible.
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“Concluimos que el continuo de descanso e infrarrojo de descanso del acantilado no puede originarse en una población estelar masiva y evolucionada con una densidad estelar extremadamente alta”, escribe un equipo dirigido por la astrofísica Anna de Graaff del Instituto Max Planck para Astronomía en Alemania.
“En cambio, argumentamos que el modelo más plausible es el de una fuente ionizante luminosa reenviada por gases densos y absorbentes en sus cercanías. Actualmente, el único modelo capaz de producir tanto la resistencia como la forma de la ruptura de balmer observada es la de una estrella de agujero negro”.
Una ruptura de Balmer es un cambio agudo en el espectro de un objeto en el espacio que ocurre en la parte ultravioleta del espectro, donde la luz de longitud de onda más corta en un lado de la línea es mucho menor en intensidad que la luz de longitud de onda más alta en el otro lado de la línea. Esta característica es creada por la absorción de una luz de longitud de onda más corta mediante átomos de hidrógeno.
Una fuerte ruptura de Balmer se asocia con galaxias que tienen una población dominante de estrellas de tipo A, que son la temperatura adecuada para absorber la luz en la longitud de onda requerida.
Aquí está el pateador: para mostrar esa fuerte ruptura de Balmer, esas galaxias deben tener la edad suficiente para que la población dominante más temprana de las estrellas O y B se haya muerto en gran medida, dejando a las estrellas de tipo A responsables de la mayor parte de la luz de la galaxia, con poca o ninguna nueva formación de estrellas.
Muchos LRD exhiben un fuerte descanso de balmer, en una época que comienza solo 600 millones de años después del Big Bang, hace 13.8 mil millones de años. Los científicos creen que esto es demasiado temprano en la vida útil del universo para que una galaxia haya alcanzado la etapa de una población dominante tipo A.
A su vez, esto ha llevado a una investigación sobre cuáles podrían ser estas pequeñas luces rojas en los albores del espacio -tiempo, desde agujeros negros primordiales hasta las semillas de estrellas supermasivas.
El acantilado representa un nivel completamente nuevo de desafío, con luz que ha viajado durante 11,9 mil millones de años, con un salto de balmor que es el más pronunciado hasta el momento para un LRD.
“Las propiedades extremas del acantilado nos obligaron a volver al tablero de dibujo y encontrar modelos completamente nuevos”, explicó De Graaff.
Ahora, las galaxias no son los únicos objetos que exhiben saltos de balmor. Si un montón de estrellas colectivamente puede producir una ruptura de Balmer en un espectro de la galaxia, es lógico que cada una de esas estrellas individuales también exhiba la característica. Los investigadores señalaron que el espectro del acantilado se veía más de cerca de lo que esperarían ver en una sola estrella en lugar de una galaxia entera.
Con esta peculiaridad en mente, los investigadores desarrollaron un modelo que llamaron la estrella del agujero negro: un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente de un disco de acumulación, rodeado y enrojecido, no por polvo, sino por una sobre gruesa de gas de hidrógeno.
La estructura es algo similar a una estrella envuelta en plasma caliente abrasador, pero en lugar de un núcleo que fusiona los átomos como vemos en las estrellas, el centro de la estrella del agujero negro es … bueno … un agujero negro, similar a un núcleo galáctico activo en el corazón de una galaxia, que calienta el hidrógeno turbulente que lo rodea.
Es solo un modelo en este punto, pero la simulación del equipo de la estrella de Black Hole replicó el espectro observado en el acantilado extremadamente bien. Esto sugiere que al menos algunos de los LRD que pasan el rato en el universo temprano podrían ser estos extraños agujeros negros disfrazados de galaxias.
Actualmente, la teoría es en gran medida eso: una teoría. Se necesita más investigación para determinar no solo si las estrellas de Black Hole son reales, sino también cómo se forman y evolucionan, y qué otras características de sus espectros podrían significar. Sin embargo, ciertamente parece plausible, y al menos ayudaría parcialmente a resolver el problema de los LRD sin recurrir a romper nuestra comprensión de cómo evolucionó el universo.
“El acantilado presenta la evidencia directa más fuerte hasta la fecha de que la distribución de energía espectral óptica de infrarrojo de Balmer se puede dominar por la emisión de un núcleo galáctico activo, en lugar de las poblaciones estelares evolucionadas, aunque muchas preguntas abiertas con respecto a las propiedades de las galaxias negras y el huésped siguen siendo permanecen”, escriben los investigadores.
“Debido a su desplazamiento al rojo relativamente modesto, la cobertura espectrofotométrica de alta calidad de JWST se extiende sobre un amplio rango de longitud de onda de marco de descanso. Estas restricciones estrictas hacen que el acantilado sea el punto de referencia ideal para futuros modelos activos de núcleo galáctico y estrellas de agujeros negros”.
La investigación ha sido publicada en Astronomy & Astrophysics.