Detectaron datos clave sobre antiguas “estrellas monstruosas” y el origen de los agujeros negros

El reciente análisis de los enigmáticos puntos rojos observados en el universo primitivo, basado en información obtenida con el Telescopio Espacial James Webb (JWST), muestra indicios directos acerca del surgimiento de los primeros agujeros negros supermasivos.

Astrónomos del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA) han presentado este hallazgo clave en la 247.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Phoenix, Arizona, y el artículo se publicó en el servidor arXiv.

Hasta la fecha, los denominados Pequeños Puntos Rojos constituyen algunos de los objetos astronómicos más distantes y misteriosos. Detectados inicialmente mediante instrumentos como el Hubble, que fue diseñado para captar longitudes de onda más cortas, estas fuentes compactas solo aparecían como manchas rojizas en los límites del universo observable, sin que los científicos pudieran establecer su naturaleza real.

La expansión del cosmos estira la luz hasta longitudes más largas y rojizas, dificultando aún más su estudio.

El Telescopio Webb, con su sensibilidad a las longitudes de onda infrarrojas, permitió que en 2022 los astrónomos detectaran estos puntos con mayor claridad en sus primeras “imágenes profundas”. Así, surgió una interrogante de fondo: ¿qué eran realmente estos puntos luminosos, extremadamente compactos y antiquísimos?

Las explicaciones iniciales, de acuerdo con Devesh Nandal, astrónomo del CfA y autor principal del nuevo estudio, postulaban hipótesis complejas basadas en la interacción de agujeros negros con discos de acreción y nubes de polvo. No obstante, la reciente investigación plantea una alternativa más sencilla y coherente.

Ahora, por primera vez, los investigadores han desarrollado un modelo físico detallado para una estrella supermasiva de tipo raro: carente de metales, con un crecimiento veloz y que posee una masa aproximada de un millón de veces la del Sol. Las propiedades resultantes del modelo —luminosidad extrema, forma espectral caracterizada por una “V” y una emisión luminosa inusual de hidrógeno— coinciden con las observadas en estos pequeños puntos rojos.

Según Nandal, la comunidad astronómica ha debatido intensamente la identidad de estos objetos desde su detección. “Los pequeños puntos rojos han sido motivo de controversia desde su descubrimiento”, indicó, añadiendo que los nuevos modelos muestran lo que se esconde en el centro: “Una única estrella gigantesca envuelta en una tenue envoltura”. Además, estos resultados proporcionan una explicación integral para los datos recogidos por el Webb, de acuerdo con las declaraciones de Nandal.

El análisis espectral indica que, aunque podría haber un rango de masas estelares compatibles, solamente las estrellas más masivas presentan la luminosidad suficiente para encajar con los puntos detectados. El grupo dirigido por Nandal considera que, si en futuras observaciones logran identificar pequeños puntos rojos menos luminosos y menos masivos, se abrirá la posibilidad de desentrañar por qué y cómo surgen estos misteriosos objetos.

Estos resultados no solo aclaran la naturaleza de los puntos, sino que permiten a los investigadores observar, casi en tiempo real, los brillantes momentos finales antes de que una estrella gigante colapse y se convierta en un agujero negro. Nandal especificó: “Si nuestra interpretación es correcta, no solo estamos suponiendo que existieron semillas de agujeros negros pesados. En cambio, estamos observando el nacimiento de algunas de ellas en tiempo real”.

Según sus palabras, este avance otorga una base mucho más sólida para comprender el desarrollo tanto de los agujeros negros supermasivos como de las galaxias en el universo temprano.

En el trabajo científico, los autores concluyen: “Simultáneamente, el rápido ensamblaje de los primeros agujeros negros supermasivos (SMBH) requiere la formación de núcleos pesados, de los cuales las estrellas supermasivas (SMS) son los principales progenitores teóricos”.

Los científicos esperan que el estudio, presentado en la Sociedad Astronómica Americana y difundido por el Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, sirva de base para investigaciones futuras que permitan detectar nuevas variantes de estos objetos y entender por completo los procesos físicos detrás de la génesis de los primeros agujeros negros del universo.