El telescopio James Webb encontró cientos de "pequeños puntos rojos" en el universo antiguo. Aún no sabemos cuáles son.

Estas pequeñas galaxias están repletas de estrellas o albergan gigantescos agujeros negros. Los datos que han recopilado los astrónomos continúan desconcertándolos.

Cuando compra a través de enlaces en nuestro sitio, podemos ganar una comisión de afiliado. Así es como funciona.

Los astrónomos que exploran el universo lejano con el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio más poderoso de la NASA, han encontrado una clase de galaxias que desafía incluso a las criaturas más hábiles en mimetismo, como el pulpo imitador. Esta criatura puede hacerse pasar por otros animales marinos para evitar a los depredadores. ¿Necesitas ser un pez plano? Ningún problema. ¿Una serpiente marina? Fácil.

Cuando los astrónomos analizaron las primeras imágenes de Webb de partes remotas del universo, detectaron un grupo de galaxias nunca antes visto. Estas galaxias (algunos cientos de ellas y llamadas Pequeños Puntos Rojos) son muy rojas y compactas, y visibles sólo durante alrededor de mil millones de años de historia cósmica. Al igual que el pulpo imitador, los Little Red Dots desconciertan a los astrónomos porque parecen objetos astrofísicos diferentes. Son galaxias enormemente pesadas o de tamaño modesto, y cada una de ellas contiene un agujero negro supermasivo en su núcleo.

Sin embargo, una cosa es segura. El típico pequeño punto rojo es pequeño, con un radio de sólo el 2% del de la Vía Láctea. Algunos son incluso más pequeños.

Como astrofísico que estudia galaxias lejanas y agujeros negros, estoy interesado en comprender la naturaleza de estas pequeñas galaxias. ¿Qué alimenta su luz y qué son realmente?

El concurso de imitaciones

Los astrónomos analizan la luz que reciben nuestros telescopios de galaxias lejanas para evaluar sus propiedades físicas, como la cantidad de estrellas que contienen. Podemos utilizar las propiedades de su luz para estudiar los pequeños puntos rojos y descubrir si están formados por muchas estrellas o si tienen un agujero negro en su interior.

La luz que llega a nuestros telescopios varía en longitudes de onda desde largas ondas de radio hasta energéticos rayos gamma. Los astrónomos dividen la luz en diferentes frecuencias y las visualizan con un gráfico, llamado espectro.

Relacionado: ¿Puede el telescopio espacial James Webb ver galaxias sobre el horizonte del universo?

A veces, el espectro contiene líneas de emisión, que son rangos de frecuencias donde se produce una emisión de luz más intensa. En este caso, podemos utilizar la forma del espectro para predecir si la galaxia alberga un agujero negro supermasivo y estimar su masa.

De manera similar, estudiar la emisión de rayos X de la galaxia puede revelar la presencia de un agujero negro supermasivo.

Como maestros supremos del disfraz, los Little Red Dots aparecen como diferentes objetos astrofísicos, dependiendo de si los astrónomos eligen estudiarlos utilizando rayos X, líneas de emisión u otra cosa.

La información que los astrónomos han recopilado hasta ahora a partir de los espectros y las líneas de emisión de los Pequeños Puntos Rojos ha dado lugar a dos modelos divergentes que explican su naturaleza. Estos objetos son galaxias extremadamente densas que contienen miles de millones de estrellas o albergan un agujero negro supermasivo.

Las dos hipótesis

En la hipótesis de sólo estrellas, los Pequeños Puntos Rojos contienen cantidades masivas de estrellas: hasta 100 mil millones de estrellas. Esa es aproximadamente la misma cantidad de estrellas que en la Vía Láctea, una galaxia mucho más grande.

Imagínese estar solo en una habitación enorme y vacía. Este vasto y tranquilo espacio representa la región del universo cercana a nuestro sistema solar, donde las estrellas están escasamente dispersas. Ahora, imagínese esa misma habitación, pero llena de toda la población de China.

Esta sala repleta es lo que se sentiría en el núcleo de los Little Red Dots más densos. Estos objetos astrofísicos pueden ser los entornos estelares más densos de todo el universo. Los astrónomos ni siquiera están seguros de si estos sistemas estelares pueden existir físicamente.

Luego está la hipótesis del agujero negro. La mayoría de los Little Red Dots muestran signos claros de la presencia de un agujero negro supermasivo en su centro. Los astrónomos pueden saber si hay un agujero negro en la galaxia observando grandes líneas de emisión en sus espectros, creadas por el gas alrededor del agujero negro que gira a gran velocidad.

De hecho, los astrónomos estiman que estos agujeros negros son demasiado masivos, en comparación con el tamaño de sus compactas galaxias anfitrionas.

Los agujeros negros suelen tener una masa de aproximadamente el 0,1% de la masa estelar de sus galaxias anfitrionas. Pero algunos de estos Pequeños Puntos Rojos albergan un agujero negro casi tan masivo como toda su galaxia. Los astrónomos llaman a estos agujeros negros supermasivos porque su existencia desafía la proporción convencional que se observa típicamente en las galaxias.

Pero hay otro inconveniente. A diferencia de los agujeros negros ordinarios, los presumiblemente presentes en los Pequeños Puntos Rojos no muestran ningún signo de emisión de rayos X. Incluso en las imágenes más profundas y de alta energía disponibles, donde los astrónomos deberían poder observar fácilmente estos agujeros negros, no hay rastro de ellos.

Pocas soluciones y muchas esperanzas

El hecho de que los agujeros negros sean demasiado grandes o demasiado masivos podría no ser un problema para nuestra comprensión del universo, sino más bien la mejor indicación de cómo nacieron los primeros agujeros negros del universo. De hecho, si los primeros agujeros negros que se formaron fueron muy masivos (alrededor de 100.000 veces la masa del Sol), los modelos teóricos sugieren que su relación entre la masa del agujero negro y la masa de la galaxia anfitriona podría permanecer elevado durante mucho tiempo después de su formación.

Entonces, ¿cómo pueden los astrónomos descubrir la verdadera naturaleza de estos pequeños puntos de luz que brillan al principio de los tiempos? Como en el caso de nuestro maestro del disfraz, el pulpo, el secreto reside en observar su comportamiento.

El uso del telescopio Webb y telescopios de rayos X más potentes para realizar observaciones adicionales eventualmente descubrirá una característica que los astrónomos pueden atribuir sólo a uno de los dos escenarios.

Por ejemplo, si los astrónomos detectaran claramente emisiones de rayos X o de radio, o luz infrarroja emitida alrededor de donde podría estar el agujero negro, sabrían que la hipótesis del agujero negro es la correcta.