El James Webb lleva años encontrando algo extraño cada vez que mira profundamente hacia el pasado del universo: pequeños puntos rojos, diminutos en las imágenes pero demasiado brillantes y peculiares para encajar cómodamente con lo que esperaban los astrónomos.
Ahora uno de ellos puede haber proporcionado la respuesta. Se llama MoM-BH-1* y su luz partió cuando apenas habían transcurrido 660 millones de años desde el Big Bang. A primera vista parece algo parecido a una estrella descomunal, con una envoltura aproximadamente del tamaño de nuestro Sistema Solar. El problema aparece al medir cuánta energía produce.
Es 100.000 millones de veces más de la que una estrella podría generar físicamente mediante fusión nuclear. Así que los investigadores introdujeron otra cosa dentro de sus modelos: un agujero negro. Y funcionó.
Parece una estrella gigantesca. Su “motor” es un agujero negro
El equipo, liderado por Rohan Naidu, utilizó los instrumentos NIRCam y NIRSpec del James Webb para estudiar aquel extraño punto rojo dentro del programa Mirage or Miracle. Inicialmente buscaban galaxias extremadamente tempranas capaces de explicar por qué el Webb estaba encontrando objetos aparentemente demasiado grandes y luminosos poco después del Big Bang.
MoM-BH*-1 llamó inmediatamente la atención. Su espectro mostraba uno de los saltos de Balmer más extremos observados hasta ahora: por debajo de determinadas longitudes de onda, su luz prácticamente desaparecía. También aparecían enormes cantidades de hidrógeno y helio, pero muy pocas señales de elementos más pesados.
Las simulaciones terminaron llevando a un objeto bastante extraño. En el centro habría un agujero negro de aproximadamente 100.000 masas solares alimentándose de material. Alrededor existiría una envoltura extraordinariamente densa de hidrógeno, prácticamente sin polvo, extendida hasta alcanzar dimensiones comparables con las del Sistema Solar.
El resultado se comporta visualmente como una estrella gigantesca, aunque no lo sea. De ahí el nombre que los investigadores han empezado a utilizar: “black hole star” o “estrella agujero negro”. El agujero negro ocuparía el papel que desempeña la fusión nuclear dentro de una estrella convencional, proporcionando la energía, mientras el enorme capullo gaseoso actuaría como una especie de pseudo-fotosfera.
El color rojo tampoco lo produce lo que todos pensaban
Había otra sorpresa. Cuando un objeto astronómico aparece muy rojo, una explicación habitual es que el polvo situado delante absorbe y modifica parte de su luz. Eso era precisamente lo que se había propuesto para muchos de los pequeños puntos rojos descubiertos por Webb.
MoM-BH*-1 parece funcionar de otra manera.
El estudio publicado en Nature concluye que su color procede principalmente del propio gas y no del polvo. La envoltura de hidrógeno sería tan extraordinariamente densa que modifica la radiación producida alrededor del agujero negro y crea una apariencia semejante a la atmósfera de una estrella, pero llevada a una escala completamente distinta.
Esto también podría solucionar otro problema: las masas de algunos agujeros negros asociados a los pequeños puntos rojos podrían haber sido sobreestimadas incluso en órdenes de magnitud, porque parte de sus extrañas líneas espectrales se estaba interpretando mediante modelos que quizá no describen correctamente estos objetos.
Y puede que Webb lleve años fotografiando más “estrellas agujero negro” sin saberlo
Ahí está la consecuencia realmente grande del descubrimiento. MoM-BH*-1 no tiene por qué ser una rareza.
Naidu sostiene que todos los pequeños puntos rojos conocidos son compatibles con la posibilidad de contener una estrella agujero negro, aunque normalmente el objeto estaría mezclado con la luz de una galaxia anfitriona. MoM-BH*-1 es especial porque su emisión domina casi completamente la imagen: prácticamente estamos viendo la luz del agujero negro envuelto en gas sin que su galaxia lo eclipse.
Además, el objeto está cerca de una galaxia más brillante. Los modelos indican que ambos podrían fusionarse dentro de unos 100 millones de años y que, al combinar sus espectros, el resultado se parecería enormemente a los pequeños puntos rojos que Webb detecta por el universo temprano.
Eso podría ayudar a resolver una pregunta todavía mayor: cómo aparecieron agujeros negros de miles de millones de masas solares cuando el universo apenas llevaba unos cientos de millones de años existiendo. Una envoltura de gas extremadamente densa podría permitir que agujeros negros jóvenes se alimentasen a ritmos extraordinarios y crecieran mucho más deprisa de lo esperado.
Webb salió a buscar galaxias imposiblemente brillantes en los primeros capítulos del universo. En uno de aquellos diminutos puntos rojos puede haber encontrado algo todavía más extraño: un agujero negro recién nacido, escondido dentro de una falsa estrella tan grande como nuestro Sistema Solar.
