Revelan el origen de los misteriosos puntos rojos observados con el telescopio James Webb

El telescopio espacial James Webb (JWST) abrió una ventana a una época del universo que hasta ahora era invisible, y con ello, trajo un enigma: los “Little Red Dots” (LRDs) o “pequeños puntos rojos”. Estos objetos, que aparecen como círculos diminutos y brillantes en las imágenes más profundas del espacio, desconcertaron a los astrónomos porque sus características no encajan en ninguna categoría conocida. No se comportan como galaxias normales ni como los agujeros negros visibles en el universo cercano.

Un estudio liderado por Fabio Pacucci, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, con participación de Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore) y Dale Kocevski (Colby College), propone una solución definitiva: estos puntos rojos no son galaxias llenas de estrellas, sino Agujeros Negros de Colapso Directo (DCBH) en pleno crecimiento. Este hallazgo, publicado en arXiv y en revisión por la revista Nature, sugiere que estamos viendo el nacimiento de los gigantes que hoy habitan los centros de las galaxias.

El dilema de los puntos rojos: nuevas pistas sobre su verdadera naturaleza

Cuando el James Webb detectó estos objetos en regiones del universo con menos de mil millones de años de antigüedad, la primera hipótesis fue que eran galaxias masivas formando estrellas a un ritmo frenético. Sin embargo, el tamaño de estos puntos es demasiado pequeño para esa explicación; tienen radios menores a 100 pársecs, lo que significa que son extremadamente compactos. Si fueran galaxias de estrellas, estarían tan apretadas que desafiarían nuestras leyes actuales sobre cómo se forman los sistemas estelares.

La investigación analizó la luz de estos puntos, que tiene una curiosa forma de “V”: es muy azul en una parte y muy roja en la otra. Además, presentan señales de gas muy caliente (alta ionización) pero carecen de las marcas que dejan las estrellas jóvenes al nacer. Los autores explican que esto sucede porque los LRDs son en realidad agujeros negros que nacieron de una forma especial: el colapso directo. A diferencia de los agujeros negros comunes, que surgen cuando muere una estrella, estos nacen directamente de nubes gigantes de gas de hidrógeno que colapsan sobre sí mismas por su propio peso.

Este modelo explica por qué el agujero negro es tan grande comparado con las pocas estrellas que lo rodean, con una masa hasta 400 veces superior a la esperada. Según el estudio, la luz roja no viene de estrellas viejas, sino de una pequeña cantidad de polvo cósmico (unas 13 veces la masa del Sol) que rodea al agujero negro y filtra su luz.

Del laboratorio virtual al telescopio: el camino para confirmar teorías sobre los LRDs

Para validar su teoría, el equipo científico utilizó simulaciones de radiación e hidrodinámica de última generación. Crearon un escenario digital donde una “semilla” de agujero negro con una masa inicial de 100.000 soles se encuentra en el centro de una nube de gas en el universo primitivo. El modelo computacional calcula de manera precisa cómo el gas es atraído por la gravedad, cómo se calienta por la compresión y cómo la energía generada intenta escapar a través de las densas capas de materia circundante.

Para verificar la exactitud de estos cálculos, los investigadores compararon los resultados con los datos reales del objeto RUBIES-EGS 42046, un “punto rojo” detectado por el telescopio James Webb a una gran distancia. Al ajustar los niveles de polvo y gas en la simulación, el espectro de luz generado por la computadora y el observado por el telescopio coincidieron con un margen de error inferior al 10%.

Este análisis permitió resolver por qué estos objetos emiten tan pocos rayos X a pesar de tener un agujero negro tan activo. La simulación reveló que el agujero negro está rodeado por una envoltura de gas tan densa (denominada técnicamente como “Compton-thick”) que la radiación choca repetidamente contra las partículas de gas.

Este proceso absorbe las emisiones de alta energía y las transforma en luz visible o infrarroja antes de que pueda salir al espacio exterior. Según el estudio, esta fase de debilidad en rayos X es temporal: solo cuando el agujero negro agote el gas a su alrededor y limpie su entorno, podrán ser detectadas directamente.

Lo que los puntos rojos podrían revelar sobre la evolución y diversidad del universo temprano

Este descubrimiento aporta una pieza fundamental para entender cómo se organizó el cosmos en sus inicios. Los “pequeños puntos rojos” parecen representar una fase de transición: aparecen en una ventana de tiempo muy específica en la que el universo todavía contaba con las condiciones de baja contaminación por metales necesarias para que nubes de gas colapsaran directamente, sin fragmentarse en estrellas.

El estudio indica que la forma extremadamente compacta de estos objetos es una consecuencia natural de este proceso, ya que la mayor parte de la energía detectada proviene de una región diminuta situada alrededor del agujero negro. Además, el hecho de que esta población de puntos rojos disminuya a medida que el universo evoluciona coincide con las predicciones teóricas: las condiciones ambientales requeridas para el colapso directo se volvieron cada vez más raras con el paso del tiempo cósmico.

El James Webb no solo está encontrando puntos rojos, sino que está presenciando la formación masiva de semillas de agujeros negros pesados en el amanecer del tiempo. Este marco teórico permite explicar los enigmas de estos objetos de manera coherente, lo que ofrece una imagen mucho más clara de cómo el cosmos pasó de ser una acumulación de gas a un lugar poblado por galaxias gigantes.