James Webb detecta una misteriosa “estrella de agujero negro” en el cosmos

El telescopio espacial James Webb volvió a poner en jaque algunas ideas sobre los primeros momentos del universo. Astrónomos identificaron en sus observaciones un objeto conocido como GLIMPSE-17775, cuya naturaleza podría corresponder a una llamada “estrella de agujero negro”, una estructura en la que un agujero negro supermasivo en crecimiento se encuentra envuelto por una densa capa de gas caliente.

El hallazgo destaca porque proporciona una de las evidencias más sólidas hasta ahora para explicar la naturaleza de los llamados “pequeños puntos rojos”, objetos detectados por Webb desde 2022 que han desconcertado a los científicos por su brillo y características.

GLIMPSE-17775 se encuentra detrás del cúmulo de galaxias Abell S1063, a una distancia que permite observarlo como era cuando el universo tenía aproximadamente 1,800 millones de años.

Su luz fue amplificada mediante un fenómeno conocido como lente gravitacional: la enorme masa del cúmulo situado delante del objeto desvía y amplifica su luz, funcionando en la práctica como una gigantesca lupa cósmica.

Gracias a esta combinación, Webb pudo obtener un espectro excepcionalmente detallado después de unas 30 horas de observación, equivalente a aproximadamente 80 horas gracias al efecto de amplificación gravitacional. Los investigadores identificaron más de 40 líneas espectrales, una cantidad que permitió estudiar con mayor precisión la composición y comportamiento del objeto.

¿Qué es una “estrella de agujero negro”?

Aunque el nombre puede resultar engañoso, los científicos no descubrieron literalmente una estrella que se haya convertido en un agujero negro.

El término describe un escenario en el que existe un agujero negro que está acumulando materia rápidamente, rodeado por un capullo extremadamente denso de gas caliente.

La materia que cae hacia el agujero negro libera enormes cantidades de energía. Esa radiación interactúa con el gas que lo rodea y genera las características luminosas y espectrales que Webb puede detectar.

En el caso de GLIMPSE-17775, los datos apuntan a que el objeto está rodeado por un capullo de gas parcialmente ionizado, cuya estructura podría explicar por qué estos objetos aparecen como pequeños puntos rojos tan brillantes en las observaciones del universo temprano.

Uno de los elementos que convenció a los investigadores fue la enorme cantidad de información contenida en su espectro.

Entre las señales detectadas aparecen líneas correspondientes a hidrógeno, oxígeno y helio, pero su comportamiento no coincide con el que se esperaría de una simple nube de gas en rotación.

Los investigadores encontraron además un fenómeno denominado dispersión de electrones, que provoca el ensanchamiento de determinadas líneas espectrales.

Para el equipo científico, esta característica es compatible con la existencia de una estructura densa y estratificada alrededor del agujero negro.

Otro elemento especialmente llamativo es la presencia de 16 líneas de hierro, conocidas colectivamente como un “bosque de hierro”. Su intensidad y proporciones requieren una fuente energética extremadamente potente, como un agujero negro que está acumulando materia a gran velocidad.

El misterio de los “pequeños puntos rojos”

Los llamados little red dots comenzaron a llamar la atención de los astrónomos después de las primeras observaciones de Webb.

Aparentaban ser objetos compactos, muy rojos y extraordinariamente brillantes que existieron durante las primeras etapas del universo. Su existencia generó dudas porque algunos parecían demasiado desarrollados para una época tan temprana.

Los nuevos resultados fortalecen la posibilidad de que una parte importante de estos objetos no sean galaxias convencionales, sino agujeros negros supermasivos rodeados por enormes cantidades de gas.

La investigación no significa que todos los pequeños puntos rojos tengan necesariamente la misma naturaleza. Sin embargo, el caso de GLIMPSE-17775 proporciona un conjunto de evidencias particularmente completo para probar el modelo de las llamadas estrellas de agujero negro.

El descubrimiento también toca una de las grandes preguntas de la astronomía moderna: ¿cómo pudieron existir agujeros negros supermasivos tan grandes cuando el universo todavía era muy joven?

Los científicos saben que actualmente existen agujeros negros con masas equivalentes a millones o incluso miles de millones de soles. El problema es explicar cómo pudieron crecer hasta alcanzar semejantes dimensiones en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang.

Una posibilidad es que algunos hayan nacido a partir de “semillas” mucho más grandes que los agujeros negros formados por el colapso de estrellas convencionales.

Otra hipótesis plantea que pudieron experimentar periodos de crecimiento extremadamente rápido, acumulando materia a velocidades superiores a las consideradas habituales.

El modelo de las estrellas de agujero negro ofrece precisamente una posible vía para estudiar esa etapa temprana de crecimiento.

Webb vuelve a revelar un universo diferente

El descubrimiento se suma a otros resultados del James Webb que han obligado a los astrónomos a reconsiderar la evolución del universo temprano.

En 2024, por ejemplo, el telescopio encontró evidencia de un agujero negro supermasivo activo en GN-z11, una galaxia que existió cuando el universo tenía apenas unos 430 millones de años. Aquel agujero negro tenía una masa estimada de alrededor de dos millones de veces la del Sol y estaba acumulando materia a gran velocidad.

Estos hallazgos apuntan a un universo primitivo mucho más dinámico de lo que durante años se había supuesto.

La investigación sobre GLIMPSE-17775, publicada en The Astrophysical Journal, representa así una nueva pieza del rompecabezas. No se trata todavía de una prueba definitiva de que todos los pequeños puntos rojos sean “estrellas de agujero negro”, pero sí de una de las evidencias más completas obtenidas hasta ahora para respaldar este escenario.

Mientras Webb continúa observando las regiones más antiguas del cosmos, objetos como este podrían ayudar a explicar cómo nacieron los primeros agujeros negros gigantes y cómo comenzaron a transformar las primeras galaxias del universo.

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