El descubrimiento de una señal de rayos X que coincide con la ubicación de uno de los misteriosos “pequeños puntos rojos” encontrados por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha reforzado la teoría de que los puntos son “estrellas de agujeros negros”: enormes y densos grupos de gas energizados por la presencia de un agujero negro supermasivo en crecimiento en su interior.
Los pequeños puntos rojos pueden ser el mayor descubrimiento cosmológico realizado hasta ahora por el JWST, y posiblemente el más importante desde el descubrimiento de la energía oscura en 1998. Si son lo que los astrónomos creen que son, entonces actuarían como un eslabón perdido crucial en la formación no sólo de agujeros negros supermasivos sino también de las galaxias que crecen a su alrededor.
El artículo continúa a continuación.
te puede gustar
“El punto de rayos X ha estado presente en los datos de nuestro estudio Chandra durante más de diez años, pero no teníamos idea de lo extraordinario que era antes de que Webb viniera a observar el campo”, dijo el astrónomo de la Universidad de Princeton Andy Goulding en un comunicado.
Chandra ha identificado millones de fuentes de rayos X en el cielo, pero la importancia de ésta, catalogada como 3DHST-AEGIS-12014 (AEGIS se refiere al Estudio Internacional Extended Groth Strip de toda longitud de onda), solo se hizo evidente cuando se notó que estaba exactamente en la misma ubicación que un pequeño punto rojo visto por el JWST. La fuente de rayos X transporta una energía no muy diferente a la energía de rayos X de los cuásares, que son galaxias que albergan un agujero negro extremadamente activo, a menudo como resultado de una fusión de galaxias que agita el gas y provoca que el material caiga hacia el agujero negro.
Los pequeños puntos rojos son compactos y tienen como máximo unos pocos cientos de años luz de diámetro. También son muy rojos, lo que significa que son bastante fríos: un estudio reciente dirigido por Anna de Graaf de Harvard identificó vapor de agua en ellos, cuya existencia nos dice qué tan fríos deben ser los pequeños puntos rojos, en el rango de 3.092 a 6.692 grados Fahrenheit (1.700 a 3.700 grados Celsius). Esto nos parece caliente, pero es más frío que nuestro Sol y, de hecho, que la mayoría de las estrellas, excepto las enanas rojas menos masivas.
Además, los pequeños puntos rojos son objetos muy distantes y se calcula que existieron hace 12 mil millones de años, o incluso más. Las mediciones fotométricas de 3DHST-AEGIS-12014 realizadas por el Telescopio Espacial Hubble nos dicen que vemos este objeto desconcertante tal como existía hace 11.800 millones de años.
El descubrimiento de pequeños puntos rojos también cumple potencialmente uno de los principales objetivos científicos del JWST, que es intentar rastrear los orígenes de los agujeros negros supermasivos y las galaxias que se agrupan a su alrededor.
Cómo nacen los agujeros negros supermasivos ha sido un misterio que ha confundido a los astrónomos. ¿Se forman de abajo hacia arriba, cuando los agujeros negros de masa estelar más pequeños producidos en explosiones de supernovas se combinan entre sí? ¿O se forman de arriba hacia abajo, mediante el colapso de una vasta nube de gas que contiene cientos de miles o incluso millones de veces la masa de nuestro sol?
Se cree que los pequeños puntos rojos son enormes nubes de gas que esconden un floreciente agujero negro supermasivo en su interior que se alimenta de la nube y se la come de adentro hacia afuera. La nube de gas brilla por el calor y la energía irradiados por el material que gira alrededor del agujero negro y a través de chorros de partículas cargadas colimadas magnéticamente que pueden escapar de las fauces del agujero negro.
Qué leer a continuación
Aunque los pequeños puntos rojos aún no son una prueba definitiva de que los agujeros negros supermasivos se forman mediante un proceso de arriba hacia abajo, sí lo indican claramente. El nuevo descubrimiento de Chandra refuerza aún más esa hipótesis.
“Los astrónomos han estado tratando de descubrir qué son los pequeños puntos rojos durante varios años”, dijo Raphael Hviding del Instituto Max Planck de Astronomía de Alemania, autor principal del artículo científico que describe el descubrimiento. “Este único objeto de rayos X puede ser, para usar una frase, lo que nos permite conectar todos los puntos”.
Si el equipo de Hviding está en lo cierto, este es el primer pequeño punto rojo que brilla en los rayos X. Los agujeros negros supermasivos en crecimiento ordinario, como los que se encuentran en el corazón de los quásares, brillan en rayos X debido a la materia que se calienta a millones de grados a medida que cae hacia el agujero negro. Sin embargo, en un pequeño punto rojo, el gas circundante absorbería los rayos X antes de que puedan escapar al espacio, por lo que normalmente no veríamos un pequeño punto rojo brillando en los rayos X. Esto marca a 3DHST-AEGIS-12014 como algo diferente.
“Encontrar un pequeño punto rojo que se ve diferente de los demás nos da una nueva idea importante sobre lo que podría impulsarlos”, dijo de Graaf.
Entonces, ¿por qué de repente podemos ver rayos X provenientes de 3DHST-AEGIS-12014? La hipótesis es que se trata de un objeto de transición entre el nacimiento de un agujero negro supermasivo en un pequeño punto rojo y los agujeros negros supermasivos “desnudos” que vemos crecer aún más en el centro de las galaxias activas. Dentro de un pequeño punto rojo, el agujero negro crece consumiendo la nube desde adentro hacia afuera, lo que eventualmente conduce a agujeros en la nube que actúan como ventanas al corazón del pequeño punto rojo y al agujero negro supermasivo que los astrónomos creen que se esconde allí. Los rayos X se escapan por estas ventanas.
Además, aunque la señal de rayos X es débil a distancias tan grandes, las observaciones de Chandra sugieren que el brillo de los rayos X de 3DHST-AEGIS-12014 podría estar cambiando. Esto sucedería a medida que la enorme nube de gas gira y diferentes ventanas, algunas grandes y otras más pequeñas, aparecen a la vista.
La verdadera identidad de la contraparte de rayos X de Chandra con uno de los pequeños puntos rojos del JWST aún no está determinada; Una posibilidad externa es que podría tratarse de un agujero negro supermasivo rodeado por una forma exótica de polvo caliente. Sin embargo, nunca antes se había visto semejante polvo, lo que hace que este escenario sea poco probable.
“Si confirmamos que el punto de rayos X es un pequeño punto rojo en transición, no sólo sería el primero de su tipo, sino que también podríamos ver el corazón de un pequeño punto rojo por primera vez”, dijo Hanpu Liu de la Universidad de Princeton. “También tendríamos la evidencia más sólida hasta el momento de que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos está en el centro de parte, si no de toda, la población de pequeños puntos rojos”.
Si se confirma esta hipótesis, entonces los pequeños puntos rojos se convertirían en una pieza crucial en el rompecabezas de cómo se forman las galaxias y sus agujeros negros supermasivos, permitiendo a los astrónomos descubrir la historia temprana de galaxias como nuestra propia Vía Láctea, un sueño de los astrónomos desde que Edwin Hubble reconoció que existían otras galaxias más allá de la nuestra.
La investigación fue publicada en marzo en The Astrophysical Journal Letters.