Los misteriosos puntos rojos del JWST pueden ser agujeros negros que crecen a velocidades increíbles

Los hallazgos no requieren física inusual ni eventos muy improbables. En cambio, las simulaciones indican que los pequeños puntos rojos podrían haber surgido de forma natural en el entorno del cosmos joven, donde los agujeros negros podrían crecer a un ritmo extraordinario.

Simulación del Universo temprano

La investigación fue dirigida por Sunmyon Chon del Instituto Max Planck de Astrofísica. El equipo utilizó la supercomputadora ATERUI III del Observatorio Astronómico Nacional de Japón para realizar algunas de las simulaciones cosmológicas más detalladas del Universo temprano.

Las simulaciones comenzaron a escala de una galaxia joven y progresivamente se centraron en regiones más pequeñas, hasta llegar finalmente a nubes de gas individuales. Este enfoque exigente requería la potencia informática de alta resolución de ATERUI III.

Los resultados sugieren que la intensa radiación ultravioleta lejana (FUV) procedente de galaxias cercanas puede impedir que se formen estrellas ordinarias dentro de algunas nubes de gas. En lugar de dividirse en muchas estrellas más pequeñas, el gas puede colapsar en una sola estrella supermasiva.

Esta enorme estrella puede colapsar y crear un agujero negro.

Los agujeros negros crecen a velocidades extremas

Una vez que se forman estas semillas de agujeros negros, las simulaciones muestran que pueden quedar rodeadas por gruesos discos de gas denso. Estos entornos ricos en gas atrapan la radiación y permiten que los agujeros negros consuman material de manera más eficiente que los agujeros negros del Universo moderno.

En estas condiciones, los agujeros negros pueden crecer decenas de veces más rápido de lo que sería posible hoy en día.

Las propiedades de estos agujeros negros simulados son similares a las de los pequeños puntos rojos (LRD) observados por el telescopio espacial James Webb (JWST). Esta similitud sugiere que los misteriosos objetos rojos pueden representar una etapa temprana del crecimiento extremadamente rápido de un agujero negro.

Un viejo misterio sobre los agujeros negros

Los astrónomos han luchado durante años por explicar cómo aparecieron los agujeros negros supermasivos en una etapa tan temprana de la historia cósmica. Algunos de estos agujeros negros tienen millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol, pero ya existían menos de 600 millones de años después del Big Bang.

JWST esperaba ayudar a resolver este enigma detectando galaxias más débiles y distantes que las que podían ver los telescopios anteriores.

Como la luz viaja a una velocidad finita, observar objetos distantes también significa mirar hacia el pasado. Si una galaxia está a 11 mil millones de años luz de distancia, su luz viaja durante 11 mil millones de años antes de llegar a la Tierra. Por tanto, lo que vemos es la galaxia tal como era hace 11 mil millones de años. El mismo principio se aplica a una galaxia a 12 mil millones de años luz de distancia, cuya luz está a 12 mil millones de años de distancia.

JWST puede mirar más atrás en el tiempo que los observatorios anteriores, brindando a los astrónomos una visión sin precedentes del Universo joven.

El pequeño punto rojo puede contener la respuesta

En lugar de resolver de inmediato el misterio del crecimiento temprano de los agujeros negros, JWST reveló algo inesperado: una gran población de objetos diminutos y muy rojos que los investigadores han llegado a llamar Little Red Dots (LRD).

Las nuevas simulaciones sugieren que estos objetos pueden ser en realidad la pieza que falta del rompecabezas.

Según el modelo, las condiciones necesarias para crear y hacer crecer rápidamente estos agujeros negros se desarrollaron de forma natural en el Universo temprano. No se necesitan suposiciones exóticas ni coincidencias raras. Esto también puede ayudar a explicar por qué el pequeño punto rojo parece ser tan común en las observaciones del JWST.

A medida que JWST continúa encontrando más LRD y futuros telescopios profundizan aún más en la historia cósmica, este modelo podría proporcionar a los astrónomos una base valiosa para comprender cómo se formaron, crecieron y ayudaron a dar forma a la evolución del cosmos algunos de los primeros agujeros negros del Universo.