Algunas de las fuentes más débiles de las imágenes del Telescopio Espacial James Webb no encajan perfectamente en las categorías existentes. Aparecen como puntos rojos compactos en vistas profundas del universo temprano, aparecen en tiempos muy tempranos y luego desaparecen en gran medida unos cientos de millones de años después.
Un nuevo estudio publicado en Nature ahora vincula esas señales fugaces con una etapa específica en el crecimiento de los agujeros negros. En lugar de marcar galaxias tempranas masivas, los “pequeños puntos rojos” parecen ser agujeros negros jóvenes atrapados durante una breve pero intensa fase de crecimiento, incrustados en densas nubes de gas que alteran la forma en que nos llega su luz.
“Hemos capturado los agujeros negros jóvenes en medio de su crecimiento acelerado en una etapa que no habíamos observado antes. El denso capullo de gas que los rodea proporciona el combustible que necesitan para crecer muy rápidamente”, dijo uno de los principales investigadores detrás del estudio, Darach Watson, en un comunicado de prensa.
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Qué son realmente los “pequeños puntos rojos” de JWST
Pequeños puntos rojos capturados por JWST
(Crédito de la imagen: Darach Watson/JWST)
Los puntos rojos se destacaron primero porque su brillo y color no coincidían con las expectativas. Los objetos que se forman tan temprano en la historia cósmica deberían ser más tenues o parecerse a galaxias llenas de estrellas que persisten y evolucionan con el tiempo. En cambio, estas fuentes compactas aparecieron brevemente y luego desaparecieron de la vista.
Una de las primeras explicaciones fue que los puntos representaban galaxias inusualmente masivas que se formaron mucho antes de lo que permiten los modelos actuales. Pero las galaxias necesitan tiempo para formar estrellas, polvo y estructura, y el tiempo no coincidió. En cambio, el nuevo análisis apunta a una fuente de energía mucho más compacta: agujeros negros que son más pequeños de lo que se suponía inicialmente, pero que atraen activamente el material circundante.
A medida que el gas gira en espiral hacia adentro, se calienta y emite una intensa radiación. En estos primeros agujeros negros, esa radiación se filtra a través de una densa envoltura de gas ionizado. La luz de mayor energía es absorbida y reemitida en longitudes de onda más largas y rojas, dando a los objetos su apariencia distintiva en las imágenes infrarrojas de Webb.
Cómo crecen los agujeros negros jóvenes dentro de densas nubes de gas
Aunque crecen rápidamente, los agujeros negros son comedores ineficientes. La mayor parte del gas atraído hacia ellos nunca cruza el horizonte de sucesos. En cambio, la energía liberada cerca del agujero negro expulsa gran parte de ese material de regreso al espacio.
A medida que el gas que cae se acelera y se comprime, alcanza temperaturas extremas y brilla intensamente. Las poderosas fuerzas magnéticas y de radiación producen entonces flujos que eliminan el material circundante con el tiempo. Este proceso impulsa el crecimiento de los agujeros negros y al mismo tiempo lo limita.
Aunque estos jóvenes agujeros negros son modestos según los estándares cósmicos y pesan millones de veces más que el Sol, pueden eclipsar brevemente a galaxias enteras durante esta fase. Una vez que el gas circundante desaparece, la luz del agujero negro cambia de carácter y el objeto ya no aparece como una fuente roja compacta.
Lo que revelan los puntos rojos sobre los primeros agujeros negros del universo
Los astrónomos han luchado durante mucho tiempo por explicar cómo los agujeros negros supermasivos, algunos de los cuales pesan miles de millones de veces más que el Sol, se formaron tan rápidamente después del Big Bang. Los puntos rojos recientemente identificados probablemente representen una etapa faltante en ese proceso, cuando los agujeros negros todavía están incrustados en gas denso y crecen a su ritmo más rápido.
Al capturar estos objetos en mitad de su crecimiento, JWST ha revelado una fase que se infirió previamente pero que nunca se observó directamente. En lugar de anomalías raras, los puntos rojos pueden marcar un paso común en la evolución temprana de las galaxias y los agujeros negros en sus centros.
Si es así, los puntos más pequeños en las imágenes de JWST están iluminando uno de los mayores misterios del universo: cómo comenzaron sus objetos más extremos.
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