Utilizando el poderoso Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto un notable agujero negro supermasivo de un período del cosmos temprano conocido como “mediodía cósmico”, aproximadamente 4 mil millones de años después del Big Bang. Este descubrimiento arroja nueva luz sobre cómo estos gigantes, millones o incluso miles de millones de veces la masa de nuestro sol, crecen hasta tamaños tan inmensos.
El misterio de los “pequeños puntos rojos”
JWST ha estado revelando una nueva clase de objetos intrigantes en el universo temprano, denominados “pequeños puntos rojos”. Se trata de pequeños puntos de luz brillantes que sólo recientemente se han podido detectar gracias a las capacidades infrarrojas avanzadas de JWST. Si bien su nombre sugiere un tamaño pequeño, un hallazgo reciente, apodado “BiRD” (Gran Punto Rojo), está lejos de ser diminuto: posee una masa equivalente a 100 millones de soles.
Cómo brillan los agujeros negros
Los agujeros negros en sí no emiten luz; su intensa gravedad atrapa a cualquiera que caiga. Sin embargo, cuando están rodeados de abundante materia y se alimentan activamente, crean objetos increíblemente brillantes llamados quásares. La luz de estos quásares puede viajar grandes distancias; la luz de BiRD ha viajado más de 10 mil millones de años para llegar a la Tierra.
Localización de aves
BiRD fue identificado en la misma región del cielo que un cuásar previamente conocido, J1030+0524 (J1030), un agujero negro supermasivo que ya se alimenta de materia y que se encuentra a unos 12.500 millones de años luz de distancia. El equipo de investigación del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) analizó inicialmente imágenes y espectros de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del JWST, detectando un punto inusual de luz infrarroja que no había sido revelado por observaciones de radio y rayos X anteriores.
“A partir de las imágenes calibradas se desarrolló un catálogo de las fuentes presentes en el campo”, explicó Federica Loiacono, líder del equipo e investigadora del INAF. “Fue allí donde nos dimos cuenta de BiRD: un objeto brillante y puntiagudo que, sin embargo, no era una estrella y no aparecía en los catálogos de radio y rayos X existentes”.
Analizando el espectro: descubriendo secretos
El análisis realizado por el equipo del espectro de BiRD, un desglose detallado de las longitudes de onda de la luz, proporcionó información crucial. Diferentes elementos absorben y emiten luz en frecuencias específicas, dejando “huellas digitales” únicas en el espectro. Esto permitió a los investigadores identificar la presencia de hidrógeno y helio en el entorno de BiRD.
“Encontramos señales claras de hidrógeno, en particular la línea llamada Paschen gamma, una firma luminosa que revela la presencia de hidrógeno ionizado, y de helio, también visible en la absorción”, dijo Loiacono. Este análisis espectral también proporcionó una estimación de la distancia y la masa de BiRD.
¿Qué hace que BiRD sea único?
Los pequeños puntos rojos, en general, siguen siendo un rompecabezas cósmico. Abundan las teorías, incluida la posibilidad de que representen un nuevo tipo de objeto celeste llamado “estrellas de agujero negro”. Sin embargo, la ausencia de una fuerte emisión de rayos X de estos objetos es desconcertante, ya que se espera que los voraces agujeros negros produzcan rayos X intensos. Una posible explicación es que estos objetos todavía están envueltos por gruesas capas de gas y polvo, que absorben la radiación de rayos X al tiempo que permiten el paso de la luz infrarroja.
BiRD es particularmente notable porque sus propiedades se parecen mucho a otros dos pequeños puntos rojos conocidos que exhiben características espectrales similares. Esto sugiere que pertenecen a la misma familia de objetos.
Repensar la evolución de los agujeros negros
El descubrimiento de BiRD y su familia puede requerir una reevaluación de cómo crecen y evolucionan los agujeros negros supermasivos. Cálculos anteriores sugirieron que estos objetos deberían haberse vuelto menos comunes hace unos 11 mil millones de años. Sin embargo, los cálculos de este equipo indican una sorprendente abundancia de pequeños puntos rojos durante el “mediodía cósmico”, lo que desafía esa suposición.
“El desafío ahora es ampliar el estudio a un mayor número de LRD cercanos, que podamos estudiar con mayor detalle que los distantes, para construir una imagen más completa”, concluyó Loiacono. “JWST ha abierto una nueva frontera en la astrofísica extragaláctica, revelando objetos que ni siquiera sospechábamos que existían, y estamos sólo en el comienzo de esta aventura”.
El descubrimiento de BiRD subraya el poder del Telescopio Espacial James Webb para revelar detalles nunca antes vistos sobre el universo primitivo y sus habitantes, lo que propicia una comprensión más profunda de la formación y evolución de los agujeros negros masivos.
