Poco después de comenzar sus operaciones científicas en 2022, el telescopio espacial James Webb empezó a encontrar algo que los observatorios anteriores no habían podido ver: una población de diminutos objetos rojos escondidos en imágenes del universo primitivo.
Los astrónomos los bautizaron como Little Red Dots (pequeños puntos rojos) porque eso es exactamente lo que parecen. Pero detrás de su aspecto insignificante podría encontrarse una de las fases más importantes de la historia cósmica: el momento en que nacieron y crecieron los primeros agujeros negros supermasivos.
La hipótesis que está ganando terreno sostiene que no son galaxias normales ni cuásares completamente desarrollados. Podrían ser agujeros negros ocultos dentro de enormes envolturas de gas, una configuración teórica conocida como “estrella de agujero negro”.
El universo fabricó agujeros negros gigantes mucho antes de lo que parecía posible
Los cuásares son agujeros negros supermasivos que devoran materia con tanta intensidad que pueden brillar más que toda su galaxia. El problema es que algunos ya existían cuando el universo tenía apenas entre 600 y 700 millones de años.
Eso deja muy poco tiempo para fabricarlos. Las primeras estrellas aparecieron probablemente unos cientos de millones de años después del Big Bang. Algunas pudieron colapsar y dejar agujeros negros de decenas de masas solares, pero convertir uno de ellos en un monstruo de millones o miles de millones de masas solares exige numerosas etapas de crecimiento.
La acreción convencional tampoco puede acelerarse indefinidamente. Cuando el material que rodea al agujero negro se vuelve demasiado luminoso, la presión de la radiación comienza a empujar el gas hacia fuera. Este límite implica que su masa necesita decenas de millones de años para duplicarse.
Incluso alimentándose continuamente, un agujero negro estelar tendría dificultades para alcanzar las masas observadas en los primeros cuásares. O las semillas originales eran mucho mayores de lo esperado o existió una fase de crecimiento extraordinariamente rápida que todavía no habíamos identificado.
Los puntos rojos se parecen a los cuásares, pero esconden casi todas sus señales habituales
Un análisis de varias campañas del Webb encontró que estos objetos comenzaron a ser abundantes unos 600 millones de años después del Big Bang y disminuyeron rápidamente alrededor de los 1.500 millones de años. Según la NASA, aproximadamente el 70% de los ejemplares estudiados mostraba gas moviéndose a cerca de 1.000 kilómetros por segundo, una señal compatible con material orbitando un agujero negro.
Sin embargo, faltaban algunas huellas clásicas. Los puntos rojos suelen ser débiles en rayos X y radio, su luz es demasiado roja y muchos presentan una discontinuidad de Balmer, una característica asociada normalmente con atmósferas estelares.
Eso abrió dos posibilidades. Podían ser galaxias extremadamente compactas repletas de estrellas jóvenes o una clase desconocida de núcleo galáctico activo oculto por su propio material.
La segunda explicación comienza a ganar fuerza porque la luz podría estar atravesando un capullo de gas tan denso que los rayos X quedarían absorbidos. La radiación del agujero negro calentaría esa envoltura y saldría transformada, produciendo un espectro parecido al de una atmósfera estelar.
Una “estrella de agujero negro” no es realmente una estrella
El modelo descrito en un estudio encabezado por Rohan Naidu coloca un agujero negro en el centro de una atmósfera gigantesca, turbulenta y casi libre de polvo. Al quedar atrapada parte de la radiación, el objeto podría absorber materia por encima del límite habitual y crecer mediante acreción super-Eddington.
La evidencia más detallada procede de GLIMPSE-17775. El Webb obtuvo un espectro equivalente a unas 80 horas de observación gracias al efecto amplificador de una lente gravitacional. Los científicos identificaron más de 40 líneas espectrales, incluyendo una “selva” de 16 líneas de hierro, señales de helio y efectos de dispersión de electrones compatibles con un capullo de gas caliente y estratificado. La NASA lo considera el respaldo más sólido obtenido hasta ahora para este modelo.
Otro punto rojo, Abell2744-QSO1, contiene un agujero negro de unos 50 millones de masas solares que ya existía 700 millones de años después del Big Bang. Las mediciones indican que concentra al menos dos tercios de la masa total del objeto, una proporción miles de veces mayor que la observada en las galaxias actuales.
Todavía no sabemos si todos los puntos rojos pertenecen a la misma familia. Pero si una parte importante son agujeros negros envueltos en gas, el Webb habría encontrado la etapa que faltaba: un crecimiento breve, voraz y oculto que precedió a la aparición de los primeros grandes cuásares.
