Cuando el James Webb comenzó sus operaciones científicas en 2022, descubrió algo inesperado: abundantes objetos de color rojizo en el universo primitivo, alrededor de 600 millones de años después del Big Bang. Nadie sabía exactamente qué eran. Los llamaron «pequeños puntos rojos» y desde entonces la comunidad astrofísica ha debatido su naturaleza. Ahora, el espectro más profundo jamás obtenido de uno de esos objetos acaba de ofrecer la respuesta más convincente hasta ahora: son agujeros negros supermasivos envueltos en capullos densos de gas, un tipo de objeto que los astrónomos llaman estrellas con agujero negro.
GLIMPSE-17775: un espectro de 30 horas amplificado a 80 por una lente gravitacional
Tal como reporta el estudio publicado en The Astrophysical Journal, el Webb obtuvo un espectro de 30 horas de observación sobre el objeto, pero el efecto de lente gravitacional lo hizo equivalente a 80 horas. El resultado fue más de 40 líneas espectrales de esa pequeña fuente roja, el espectro de pequeño punto rojo más detallado obtenido hasta la fecha.
El bosque de hierro y la dispersión electrónica: dos señales inequívocas del agujero negro
Entre las más de 40 líneas del espectro, el equipo encontró varios indicadores independientes que apuntan al mismo escenario. El más llamativo es lo que denominaron un «bosque de hierro»: 16 líneas de emisión de hierro cuya intensidad y relación mutua requieren una fuente de alta energía para generarse, como un agujero negro en rápida acreción. Las líneas de oxígeno también apuntan en la misma dirección.
Las líneas de hidrógeno, oxígeno y helio muestran un efecto de ensanchamiento conocido como dispersión electrónica: una señal de que una densa capa de gas envuelve la fuente. La fluorescencia y la absorción de helio, observadas por separado, también sugieren la presencia de un medio denso que rodea una fuente muy energética. Todos los indicadores apuntan al mismo modelo: un agujero negro supermasivo en rápida acreción, envuelto en un capullo denso de gas que reprocessa la luz emitida desde las proximidades del agujero negro.
Por qué este hallazgo resuelve también el misterio de por qué los puntos rojos son débiles en rayos X
Uno de los aspectos más desconcertantes de los pequeños puntos rojos era que no emitían la radiación de rayos X que normalmente producen los agujeros negros en acreción activa. Si un agujero negro está consumiendo materia activamente, debería brillar en rayos X. Pero el modelo de capullo denso de gas ofrece una explicación natural: cualquier emisión de rayos X generada cerca del agujero negro es absorbida por el propio capullo antes de escapar. El objeto es brillante en infrarrojo, que sí puede atravesar el gas, pero débil en rayos X porque el gas actúa como escudo.
Kokorev, autor principal del estudio, señaló que parte de la comunidad científica está convergiendo en esta explicación: «los pequeños puntos rojos pueden explicarse mediante modelos de estrellas con agujeros negros. Sin embargo, ninguno de los puntos rojos anteriores presentaba todas las pruebas en el mismo lugar. Con GLIMPSE-17775 podemos poner a prueba estos modelos gracias a la profundidad y la sorprendente amplitud del espectro de esta fuente».
