James Webb detecta indicios de lo que podrían ser las primeras estrellas de agujeros negros en el universo
El resultado obtenido refuerza la idea de que los agujeros negros de gran masa surgieron muy pronto en la historia del universo.
Uno de los mayores misterios de la astronomía es comprender la relación entre la aparición de las primeras galaxias y los primeros agujeros negros supermasivos. Las observaciones demuestran que ya existían agujeros negros muy masivos cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Explicar cómo estos objetos crecieron tan rápidamente es un problema abierto en astronomía. Una de las preguntas centrales es determinar si se formaron primero las galaxias o los agujeros negros.
Con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb, han surgido varias evidencias que ayudan a resolver este misterio. Entre estos descubrimientos se encuentran los llamados "pequeños puntos rojos", objetos rojizos hallados por James Webb en el universo primigenio. Una hipótesis sugiere que se trata de estrellas de agujeros negros. En este escenario, un agujero negro en crecimiento está rodeado por una densa capa de gas parcialmente ionizado. La radiación producida por la acreción es la causante del brillo observado.
Esta semana, la NASA publicó nuevos resultados obtenidos con el Telescopio Espacial James Webb que proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha para este escenario. El análisis del objeto GLIMPSE-17775 reveló firmas espectrales consistentes con un agujero negro supermasivo descrito por el modelo de estrella de agujero negro. Si futuras observaciones confirman estos resultados, el descubrimiento podría indicar que algunos agujeros negros supermasivos surgieron antes que las galaxias.
Pequeños puntos rojos
Los pequeños puntos rojos son una población de objetos compactos y rojizos descubiertos por el Telescopio James Webb durante sus observaciones del universo joven. Fueron observados cuando el universo tenía apenas unos cientos de millones de años, un período relacionado con la formación de las primeras galaxias y agujeros negros. A pesar de aparecer como pequeños puntos de luz, poseen un brillo muy elevado en relación con su tamaño.
La principal dificultad reside en explicar simultáneamente su intenso brillo, tamaño y abundancia en el universo primitivo. Algunos modelos sugieren que estos pequeños puntos rojos podrían albergar agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Otros escenarios proponen que se trata de galaxias jóvenes en fase de formación estelar. Sin embargo, varias observaciones recientes han respaldado la hipótesis de que al menos algunos de estos objetos están asociados con agujeros negros en las primeras etapas de su evolución.
¿Qué fue primero?
Uno de los problemas más importantes en astrofísica es determinar el orden de formación entre galaxias y agujeros negros supermasivos. Durante décadas, el escenario más aceptado fue que las primeras galaxias se formaron a partir del colapso de nubes de gas y materia oscura, mientras que los agujeros negros surgieron posteriormente y crecieron gradualmente. Sin embargo, el descubrimiento de agujeros negros extremadamente masivos en momentos muy cercanos al Big Bang ha puesto en entredicho esta explicación.
Responder a esta pregunta fue una de las principales motivaciones científicas para la construcción del telescopio James Webb. El telescopio fue diseñado para observar el universo joven en longitudes de onda infrarrojas, detectando objetos formados apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. Algunas de estas observaciones sugieren que los agujeros negros supermasivos ya existían antes de que muchas galaxias alcanzaran etapas avanzadas de evolución.
Estrellas de agujeros negros
Las estrellas de agujero negro son objetos hipotéticos en los que un agujero negro de rápido crecimiento permanece envuelto por una densa capa de gas. A diferencia de un núcleo galáctico activo, gran parte de la radiación producida cerca del agujero negro es absorbida y reprocesada por este gas antes de escapar al espacio. Este escenario se ha propuesto para explicar algunos de los pequeños puntos rojos descubiertos por el Telescopio Espacial James Webb.
Una de las pruebas más contundentes de este escenario provino del objeto GLIMPSE-17775, un pequeño punto rojo observado por el Telescopio Espacial James Webb. Este objeto data de cuando el universo tenía aproximadamente 1800 millones de años. El análisis reveló más de 40 líneas espectrales, lo que lo convierte en el espectro más detallado jamás obtenido para un pequeño punto rojo. Las características observadas son consistentes con un agujero negro envuelto por una densa capa de gas que modifica la radiación emitida por la acreción. Los resultados representan la evidencia más sólida encontrada hasta ahora para el modelo de estrella de agujero negro .
Finalmente, una respuesta
Si objetos como GLIMPSE-17775 representan realmente agujeros negros envueltos en capullos de gas, podrían revelar una fase de crecimiento inicial extremadamente eficiente. En este escenario, algunos agujeros negros podrían haber surgido antes de la formación de las galaxias y haber actuado como núcleos gravitacionales capaces de atraer materia a su alrededor. Las primeras galaxias se habrían formado entonces alrededor de estos objetos masivos, y no al revés.
Esta posibilidad modifica la idea de que los agujeros negros solo se formaron tras la creación de las primeras galaxias. Esta interpretación ayuda a explicar tanto el brillo de los pequeños puntos rojos como sus características espectrales. De confirmarse, estos puntos rojos podrían representar la formación de los primeros agujeros negros supermasivos. Por ello, estos objetos se han convertido en uno de los descubrimientos más importantes del Telescopio Espacial James Webb.
Referencia de la noticia
Kokorev et al. 2026 The Deepest GLIMPSE of a Dense Gas Cocoon Enshrouding a Little Red Dot The Astrophysical Journal