En la actualidad, las colisiones entre estrellas son acontecimientos poco frecuentes. Las enormes distancias que separan a estos cuerpos celestes hacen que, incluso dentro de una misma galaxia, puedan pasar miles de millones de años sin que dos estrellas lleguen a chocar.
Sin embargo, el universo primitivo era muy diferente. Las observaciones del telescopio espacial James Webb han permitido identificar sistemas estelares extraordinariamente compactos, donde las distancias entre estrellas podían ser mucho menores.
Ahora, una investigación dirigida por Claire Williams, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), sugiere que estos ambientes favorecieron numerosas colisiones estelares y contribuyeron a la formación de algunos de los primeros agujeros negros masivos.
El estudio, publicado en The Astrophysical Journal, utiliza modelos teóricos y simulaciones cosmológicas para reconstruir cómo evolucionaban aquellas concentraciones de estrellas.
Cuando las estrellas chocaban y se fusionaban unas con otras
Durante los primeros cientos de millones de años posteriores al Big Bang, algunas regiones del universo contenían cúmulos estelares extremadamente densos.
En estas agrupaciones, la proximidad entre los astros aumentaba considerablemente la probabilidad de encuentros y colisiones.
Los investigadores descubrieron que las consecuencias dependían principalmente de la velocidad del impacto.
Cuando dos estrellas chocaban a velocidades relativamente bajas, podían fusionarse y formar un objeto de mayor masa. En cambio, los impactos más violentos podían destruirlas y liberar grandes cantidades de gas.
Las simulaciones mostraron que ciertas estrellas podían experimentar fusiones sucesivas, acumulando materia hasta alcanzar dimensiones extraordinarias.
En algunos escenarios, una sola estrella terminaba concentrando una masa comparable a la de todo el cúmulo estelar que la rodeaba.
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Así pudieron aparecer los primeros agujeros negros gigantes
Uno de los grandes misterios de la astronomía es cómo algunos agujeros negros alcanzaron masas enormes cuando el universo todavía era muy joven.
Las observaciones del James Webb han revelado la existencia de agujeros negros en etapas tempranas de la historia cósmica, cuando aparentemente no había transcurrido suficiente tiempo para que crecieran mediante los procesos convencionales.
La nueva investigación propone una posible explicación.
Las fusiones repetidas dentro de cúmulos densos habrían originado estrellas extraordinariamente masivas que, al llegar al final de sus vidas, podrían colapsar gravitacionalmente y formar agujeros negros.
Estos objetos habrían funcionado como semillas iniciales capaces de acumular materia y crecer hasta convertirse en agujeros negros supermasivos.
Los científicos destacan que el mecanismo no requiere condiciones completamente desconocidas, sino procesos gravitacionales que también pueden estudiarse en regiones densas del universo actual.
Los misteriosos puntos rojos del James Webb podrían esconder la respuesta
El estudio también ofrece una posible interpretación de los llamados Little Red Dots, pequeños objetos rojizos descubiertos por el telescopio James Webb en galaxias del universo primitivo.
Su naturaleza continúa siendo objeto de debate, aunque algunas investigaciones sugieren que podrían contener agujeros negros en rápido crecimiento.
Según los nuevos modelos, estos puntos rojos también podrían estar relacionados con cúmulos estelares extremadamente densos, donde las colisiones favorecían la formación de estrellas gigantes y agujeros negros.
Una vez formado un agujero negro, su gravedad podría acelerar el movimiento de las estrellas cercanas y provocar impactos destructivos.
El gas liberado en esas colisiones alimentaría el entorno del agujero negro y podría contribuir a explicar algunas de las características observadas en estos objetos.
Una nueva pista sobre el nacimiento de las galaxias
Los investigadores consideran que estos procesos podrían haber desempeñado un papel importante en la evolución de las primeras galaxias.
En lugar de formarse únicamente después del crecimiento de grandes estructuras galácticas, algunos agujeros negros masivos podrían haber surgido dentro de cúmulos estelares primitivos.
Con el tiempo, estos sistemas habrían acumulado gas, estrellas y materia oscura, contribuyendo al desarrollo de galaxias cada vez más complejas.
Sin embargo, las colisiones propuestas todavía no han sido observadas directamente en aquellos sistemas primitivos. Se trata de resultados obtenidos mediante simulaciones que deberán contrastarse con nuevas observaciones.
El descubrimiento refuerza una posibilidad fascinante: algunos de los agujeros negros más grandes del universo podrían tener su origen en una época en la que las estrellas estaban tan cerca unas de otras que chocar y fusionarse era parte habitual de su evolución.
