Las galaxias distantes con ‘pequeños puntos rojos’ pueden contener pequeños agujeros negros

Las galaxias increíblemente brillantes descubiertas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) pueden no ser tan brillantes después de todo. Estas galaxias alguna vez amenazaron con alterar nuestra comprensión del cosmos al sugerir que contenía monstruosos agujeros negros o muchas más estrellas de las que habíamos anticipado, pero los astrónomos ahora piensan que las galaxias podrían contener en realidad agujeros negros “bebés”.

En sus primeros años explorando el universo primitivo, JWST descubrió inesperadamente cientos de galaxias muy rojas y extremadamente brillantes, que los astrónomos llamaron “pequeños puntos rojos” (LRD).

La cantidad de luz procedente de estas galaxias sugería que contenían una densidad de estrellas mucho mayor que la de cualquier galaxia que conozcamos, y que sería difícil de cuadrar con la masa del universo que esperamos, o agujeros negros que eran mucho más masivos de lo que los astrónomos creían posible dado el tamaño de sus galaxias anfitrionas.

Ambos escenarios habrían requerido ajustes significativos en nuestros modelos de formación de galaxias y crecimiento de agujeros negros en el universo temprano.

Pero estas conclusiones también se basaban en la suposición de que el color rojo de los LRD se debía a la abundancia de polvo, ya sea alrededor del agujero negro o alrededor de las estrellas, porque eso es lo que normalmente se encuentra en las galaxias muy rojas de nuestro universo local. Recientemente, esa idea ha sido cuestionada, después de que los investigadores encontraron una falta de evidencia de que, después de todo, los LRD contengan polvo.

Jenny Greene, de la Universidad de Princeton, y sus colegas creen que este hallazgo significa que debemos reconcebir qué son los LRD. “Estábamos seguros de que podríamos detectar la emisión de polvo, si es que eran rojos debido al polvo, pero luego no encontramos esa emisión en absoluto”, dice Greene. “Esa fue la gran pista de que nuestra suposición de que tienen polvo es simplemente errónea, no es por eso que son rojos”.

Observaciones anteriores habían inferido el brillo total de los LRD midiendo una única frecuencia específica de luz, asociada con el elemento hidrógeno, que luego puede usarse para calcular el brillo total, basándose en modelos típicos de cómo el polvo afecta esta luz.

En un nuevo análisis, Greene y su equipo midieron directamente las emisiones de luz totales de dos galaxias LRD observando muchas frecuencias de luz diferentes, incluidos los rayos X y el infrarrojo. Descubrieron que para la mayoría de las frecuencias, aparte de la luz visible, se emitía mucha menos luz que para las galaxias típicas, lo que sugiere que los LRD eran al menos diez veces más tenues de lo que sugerían las estimaciones iniciales. Este hallazgo tiene implicaciones para los agujeros negros dentro de los LRD.

“Si en realidad no hay tanta luz allí como pensábamos, las masas de los agujeros negros probablemente sean mucho más modestas”, afirma Greene. “Entonces no tienen que ser tan masivos, y no tenemos que tener demasiada masa en los agujeros negros en las primeras etapas, por lo que realmente alivia gran parte de la tensión que nos tenía desconcertados”.

Debido a que las emisiones de luz sugieren que los agujeros negros contienen relativamente poca masa en comparación con los agujeros negros estándar, Rohan Naidu, miembro del equipo del Instituto de Tecnología de Massachusetts, dice que podemos pensar en ellos como “agujeros negros bebés”. Añade que esto también encaja con la imagen emergente de que los agujeros negros en los LRD son en realidad estrellas de agujeros negros, una clase especial de agujeros negros rodeados de gas.

“En los agujeros negros ordinarios, lo que realmente se ve con los ojos es la punta del iceberg de la energía total que sale del sistema, pero los pequeños puntos rojos que ahora entendemos deberían considerarse estrellas infladas de agujeros negros”, dice Naidu. “Parece que la mayor parte de su energía sale en estas longitudes de onda que vemos con nuestros ojos, así que lo que ves es lo que obtienes”.

Pero Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge, dice que no podemos estar seguros de las masas de los agujeros negros en los LRD, porque la luz que emite un agujero negro nos informa sobre su tasa de crecimiento, no sobre su masa total.

Greene sostiene que la idea del agujero negro bebé es válida. “Si hay muchos menos fotones [being emitted]significa que toda la escala de masas se desplaza hacia abajo”, dice Greene. “En promedio, tienen una masa menor de lo que pensábamos cuando asumimos incorrectamente que se trataba de un agujero negro normal en acreción enterrado por polvo”.

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