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| Representación artística de una estrella con agujero negro (sin escala). Los diminutos puntos de luz detectados en los albores del cosmos podrían ser esferas de gas masivas y densas, similares a atmósferas estelares, pero alimentadas por voraces agujeros negros supermasivos en lugar de fusión nuclear, lo que genera una luz increíble. Crédito: T. Müller/A. de Graaff/Instituto Max Planck de Astronomía |
Durante el verano de 2022, apenas unas semanas después de que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) comenzara a publicar sus primeras imágenes científicas, los astrónomos notaron algo inesperado: pequeños puntos rojos dispersos por el cielo. Estos objetos, extremadamente compactos y de un rojo profundo, emitían luz principalmente en longitudes de onda infrarrojas medias, algo que el Hubble no podía detectar, pero que JWST estaba diseñado para captar.
Los puntos rojos resultaron estar extraordinariamente distantes. Incluso los más cercanos enviaron su luz hacia la Tierra durante 12 mil millones de años. Esto significa que los astrónomos estaban observando el universo apenas 1.8 mil millones de años después del Big Bang, un período extremadamente temprano en la formación de galaxias.
Al principio, se pensó que estos puntos podrían ser galaxias jóvenes y densamente pobladas de estrellas, en las que un cubo de un año luz contendría cientos de miles de estrellas, una densidad inimaginable comparada con nuestra Vía Láctea. Esto planteaba serias dudas sobre cómo podían formarse tantas estrellas tan rápido.
Otra hipótesis involucraba núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés), donde la materia cae en un agujero negro supermasivo central, formando un disco de acreción extremadamente caliente. Pero los espectros de los puntos rojos no coincidían con los AGN tradicionales, y habría que asumir agujeros negros inusualmente masivos para explicar la gran cantidad de puntos detectados.
Para aclarar el misterio, se creó el programa RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), que entre enero y diciembre de 2024 utilizó casi 60 horas de observación con JWST para obtener espectros de 4500 galaxias distantes. Un objeto destacado, apodado The Cliff, resultó especialmente intrigante, con luz que tardó 11.9 mil millones de años en llegar a la Tierra.
El espectro de The Cliff mostraba un Balmer break pronunciado, un aumento de energía en la región ultravioleta (que en este caso se observa en el infrarrojo cercano debido al corrimiento al rojo cosmológico). Curiosamente, su espectro se asemejaba más al de una sola estrella caliente que al de una galaxia completa, desafiando todos los modelos anteriores.
Los investigadores propusieron entonces un nuevo tipo de objeto: la estrella de agujero negro (BH*). No se trata de una estrella tradicional con fusión nuclear, sino de un AGN rodeado por una densa envoltura de gas hidrógeno. La materia alrededor del agujero negro se calienta y emite luz de forma similar a cómo el núcleo de una estrella calienta sus capas externas, lo que genera un aspecto externo similar al de una estrella real.
Este modelo permite explicar mejor la forma extrema del espectro de The Cliff y su Balmer break. Además, sugiere un mecanismo para la rápida formación de agujeros negros supermasivos en las primeras galaxias, un fenómeno observado recientemente por JWST. Aunque los resultados son preliminares, ofrecen un paso importante para comprender la evolución temprana del universo.
Todavía quedan preguntas abiertas: ¿cómo se formó una estrella de agujero negro? ¿Cómo se mantiene su envoltura de gas pese a que el agujero negro consume materia? Los próximos estudios y observaciones de JWST buscarán responder estas incógnitas y confirmar si las estrellas de agujero negro explican estos misteriosos puntos rojos.
Fuentes, créditos y referencias:
Anna de Graaff et al, A remarkable ruby: Absorption in dense gas, rather than evolved stars, drives the extreme Balmer break of a little red dot at z = 3.5, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202554681
