Parecían simples manchas rojas.
Durante años, los astrónomos observaron estos objetos compactos y débiles, apodados “pequeños puntos rojos” o LRD, y se rascaron la cabeza. Aparecieron en estudios de campo profundo, brillantes y desconcertantes, cuando el universo tenía apenas el 10% de su edad actual, y luego desaparecieron misteriosamente. Ahora, los datos del Telescopio Espacial James Webb sugieren que estos no son simplemente puntos rojos. Son sistemas complejos. Y tienen “pequeños compañeros azules”.
Esta nueva explicación cambia la forma en que podríamos entender el nacimiento de los agujeros negros supermasivos. También arroja luz sobre cómo las primeras galaxias crecieron tan rápido, tan grandes y tan temprano.
El misterio de los puntitos rojos
Para aclarar la línea de tiempo: los LRD aparecen en datos de cuando el universo tenía sólo unos 600 millones de años. Brillan intensamente y luego desaparecen aproximadamente mil millones de años después. Antes del JWST, estos objetos eran difíciles de precisar. Sin embargo, la sensibilidad infrarroja del telescopio los captó claramente.
¿Pero qué son?
Los modelos tradicionales sugerían que se trataba de cúmulos estelares masivos o agujeros negros activos que se alimentaban de gas. ¿El problema? Los datos no encajaban del todo. El espectro de luz era extraño. Había un brillo óptico rojo brillante, una caída en el medio causada por la absorción de hidrógeno de ciertas longitudes de onda y luego nuevamente luz ultravioleta (UV).
Un solo objeto no debería emitir esa firma específica. A menos, por supuesto, que las responsables fueran dos cosas diferentes.
La teoría del compañero azul
Un nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters propone un cambio radical. El “punto rojo” no es toda la historia. A menudo se combina con un vecino brillante y con luz ultravioleta.
Josephine Baggen, primera autora del estudio y astrónoma de Yale, lo expresó de forma sencilla.
“El aspecto más sorprendente… es que estos pequeños puntos rojos no son sólo ‘puntos rojos’, hay una emisión más compleja cerca”, dijo.
En una muestra de 83 LRDS fotografiados por JWST, los investigadores encontraron que 36 albergaban estos compañeros UV. Entre los LRD más brillantes, más del 80% tenía pareja.
Estos compañeros no son sólo ruido de fondo. Son enormes: oscilan entre cientos de millones y miles de millones de veces la masa de nuestro sol. Probablemente sean cúmulos estelares densos y tempranos o pequeñas protogalaxias.
Entonces, ¿cómo ayuda una gigante azul a crear un punto rojo?
Colapso de las nubes de gas
Normalmente, las nubes frías de gas molecular en el universo primitivo se fragmentan. Se agrupan, colapsan bajo la gravedad y, finalmente, se iluminan como estrellas. Es un proceso desordenado y fragmentado.
Pero la radiación ultravioleta de estos compañeros azules cambia las reglas.
Según el estudio, el intenso flujo ultravioleta del cúmulo de estrellas compañero inunda las nubes de gas circundantes. Esta radiación calienta el gas y detiene la fragmentación habitual. En lugar de dividirse en muchas estrellas más pequeñas, la enorme nube de gas permanece intacta.
Sigue colapsando.
Sin el mecanismo de fragmentación que la frene, la nube se comprime hasta convertirse en un objeto exótico e increíblemente denso. Piense en una “estrella agujero negro”. Se salta por completo la explosión de la supernova. Colapsa directamente en un agujero negro, probablemente uno masivo, de entre 100.000 y 1 millón de masas solares.
Estas son las “semillas” que faltan.
Resolviendo el rompecabezas del agujero negro
¿Por qué esto importa? Porque tenemos un vacío en nuestra historia cósmica. Vemos agujeros negros supermasivos en los quásares apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. Son demasiado grandes para haber crecido a partir de agujeros negros de masa estelar estándar en tan poco tiempo.
¿De dónde vino el combustible? ¿Cómo empezaron tan grandes?
Este mecanismo LRD ofrece un candidato. Los agujeros negros formados a partir de estos colapsos directos son enormes. Si se fusionan con sus compañeros azules (que pueden estar fusionando galaxias), crean las semillas pesadas necesarias para convertirse eventualmente en los monstruos supermasivos que veremos más adelante en la historia cósmica.
Sugiere que el agujero negro central de la Vía Láctea podría haber comenzado su vida exactamente de esta manera: nacido “fuera de la galaxia” en un denso capullo de gas y luego migrando hacia el interior.
Por qué la luz tiene el aspecto que tiene
Los datos del JWST se ajustan perfectamente a este modelo. ¿La “caída” del espectro? Ese es el gas hidrógeno que rodea al LRD absorbiendo luz. ¿La luz óptica roja? Eso proviene del propio LRD (o del disco de acreción alrededor del agujero negro recién nacido). ¿La luz ultravioleta? Ese es el cúmulo de estrellas acompañantes que ilumina la escena desde un costado.
No es un solo objeto. Es un dúo.
Aún quedan preguntas
¿Todos los LRD nacen así? Los investigadores sospechan que la mayoría lo son, pero los compañeros podrían estar demasiado cerca para separarse en imágenes de menor resolución. Es posible que solo estemos viendo aquellos en los que el par es distinto.
Algunos compañeros podrían estar más separados de lo que la muestra de este estudio tuvo en cuenta, lo que significa que las observaciones futuras deben alejarse y observar campos más amplios en lugar de grupos reducidos.
No sabemos con certeza si todos los LRD siguen este camino. Todavía hay debate sobre cómo estos objetos evolucionan hasta convertirse en las galaxias y los agujeros negros que vemos hoy. Pero la conexión se está volviendo clara.
El universo fue desordenado y violento en su juventud. No se trataba sólo de formar estrellas; estaba forjando las pesadas anclas de las galaxias mediante intensas colisiones bañadas por rayos ultravioleta. Los pequeños puntos rojos no eran puntos en absoluto. Eran los gritos de nacimiento de gigantes, acompañados de sus madres nacidas de azul.
