Desde que el telescopio espacial James Webb comenzó sus observaciones científicas, una población de diminutos objetos rojizos apareció repetidamente en imágenes del Universo temprano. Los astrónomos los bautizaron “little red dots”, pequeños puntos rojos, porque su aspecto compacto hacía difícil saber qué había realmente detrás de ellos.
Ahora, un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy aporta una de las pistas más claras hasta el momento. Tras analizar 217 de estos objetos observados por el programa COSMOS-Web, los investigadores encontraron evidencias de que muchos no serían simples fuentes puntuales de luz, sino los centros extremadamente brillantes de galaxias pequeñas y muy compactas que todavía están formando estrellas.
En su interior, además, podrían estar creciendo algunos de los primeros agujeros negros supermasivos del Universo.
El Webb consiguió ver la galaxia escondida alrededor
El problema con los little red dots es que la mayor parte de su luminosidad parece concentrarse en una región central diminuta. Esto dificultaba saber si se trataba de una galaxia completa o si prácticamente toda la radiación procedía del entorno inmediato de un agujero negro activo.
Para estudiarlos, el equipo utilizó imágenes obtenidas por la cámara NIRCam del James Webb en cuatro filtros infrarrojos diferentes. Los objetos analizados se encuentran a desplazamientos al rojo de aproximadamente z=5 a z=9, por lo que los observamos tal como eran cuando el Universo tenía apenas unos cientos de millones de años.
Los investigadores recurrieron a una técnica conocida como apilamiento de imágenes, que consiste en combinar numerosas observaciones para revelar estructuras demasiado débiles como para detectarse individualmente. El resultado mostró una tenue emisión extendida alrededor del punto central, especialmente visible en longitudes de onda más largas. Esa luz sería producida por estrellas y constituye una importante evidencia de que los little red dots están alojados dentro de auténticas galaxias.
Galaxias diminutas con una enorme cantidad de estrellas
Las galaxias detectadas son extraordinariamente compactas. La región extendida presenta un radio típico de aproximadamente 200 a 210 parsecs, equivalente a unos 650 o 685 años luz. Para comparar, el disco de la Vía Láctea tiene alrededor de 100.000 años luz de diámetro.
A pesar de su reducido tamaño, los modelos indican que estas galaxias podrían contener cerca de mil millones de masas solares en estrellas. Según el estudio, serían aproximadamente 2,5 veces más compactas que otras galaxias de masa similar observadas durante la misma etapa de la historia cósmica.
Sin embargo, la galaxia es solo una parte de la historia. En uno de los filtros analizados, la fuente central puede representar cerca del 90% de toda la luz observada, mientras que las estrellas circundantes generan únicamente una pequeña fracción.
Esto encaja con la presencia de agujeros negros supermasivos activos, que estarían absorbiendo materia y liberando enormes cantidades de energía desde el centro de estas jóvenes galaxias.
Agujeros negros que pudieron crecer demasiado rápido
Los little red dots podrían ayudar a resolver otro de los grandes misterios planteados por el Webb: cómo algunos agujeros negros lograron alcanzar masas enormes tan poco tiempo después del Big Bang.
Las estimaciones realizadas por los investigadores indican que los agujeros negros de estos sistemas podrían ser mucho más masivos de lo esperado en relación con las galaxias que los albergan.
En promedio, se encontrarían alrededor de 30 veces por encima de la relación observada actualmente entre la masa de una galaxia y la de su agujero negro central. Esto abre una posibilidad especialmente interesante: que en algunas regiones del Universo primitivo los agujeros negros crecieran mucho más rápido que las propias galaxias.
El misterio, sin embargo, todavía no está completamente resuelto. La señal detectada corresponde al promedio de los 217 objetos estudiados y muchas de estas galaxias siguen siendo demasiado débiles para observarlas individualmente.
Las próximas observaciones deberán confirmar si todos los little red dots comparten esta estructura. Por ahora, el James Webb ha revelado que detrás de aquellos diminutos puntos rojizos probablemente existen galaxias extremadamente compactas creciendo alrededor de algunos de los agujeros negros más jóvenes del cosmos.
