Crece el misterio alrededor de los 'Pequeños puntos rojos' en el Universo primitivo

Un nuevo estudio revela que contienen agujeros negros que son hasta 1.000 veces más masivos de lo que deberían ser

El secreto del crecimiento de los agujeros negros

Galaxias de punto rojo, descubiertas por el Telescopio Espacial James Webb en el Universo primitivo Jorryt Matthee et al

José Manuel Nieves

30/01/2025 a las 05:41h.

En las galaxias de nuestro entorno, las del Universo cercano, los agujeros negros centrales siguen una regla casi a rajatabla: no superar el 0,01% de la masa estelar de su galaxia anfitriona, O dicho de otra forma, por cada 10.000 masas estelares, el agujero negro tiene una.

Sin embargo, un equipo de astrónomos capitaneado por Jorryt Matthee, de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich), acaba de demostrar que eso no sucede en las galaxias más lejanas y antiguas que conocemos.

Matthee y sus colegas, en efecto, se han topado con la sorpresa de que los agujeros negros supermasivos de algunas de las primeras galaxias vistas por el Telescopio Espacial James Webb tienen masas de hasta el 10% de la masa estelar de sus anfitrionas. Lo cual significa que por cada 10.000 masas estelares en cada una de estas galaxias, hay 1.000 masas solares en su agujero negro supermasivo, una diferencia abismal. El estudio puede consultarse ya en el servidor de prepublicaciones 'ArXiv'.

«En el escenario más extremo -asegura Matthee- esto implicaría que los agujeros negros son 1.000 más pesados de lo que deberían. Pero en lugar de decir que este descubrimiento es preocupante, diría que es prometedor, ya que esa gran discrepancia sugiere que estamos a punto de aprender algo nuevo».

Misteriosos 'puntos rojos'

Desde el verano de 2022, cuando el telescopio empezó a transmitir datos a la Tierra, la inigualable sensibilidad del James Webb ha permitido a los astrónomos mirar hacia el pasado más que con cualquier otro instrumento, hasta llegar a distinguir galaxias que existieron sólo 300 millones de años después del Big Bang. Observaciones, por cierto, que trajeron más de una sorpresa, entre ellas la existencia de un gran número de pequeños, misteriosos e inusualmente brillantes 'puntos rojos' que parecen salpicar todo el Universo primitivo.

Al principio, su excesivo brillo hizo pensar a los científicos que se trataba de galaxias muy masivas, algo que iba en contra de los modelos cosmológicos actuales, según los que las galaxias nacen como pequeñas y desordenadas nubes de polvo y estrellas que crecen lentamente a lo largo del tiempo. Sin embargo, nuevos estudios revelaron que el brillo no se debía a un excesivo tamaño de esas galaxias, sino al brillante disco de materia girando a velocidades relativistas alrededor de sus agujeros negros centrales. Es lo que los astrónomos conocen como 'Núcleos Galácticos Activos' (AGT)

«En 2023 y 2024 -explica Matthee a 'Space.com'- nosotros y otros grupos descubrimos una población previamente oculta de AGN en el Universo temprano en los primeros conjuntos de datos del Webb. La luz que vemos de estos objetos, en particular la luz más roja, se origina en los discos de acreción alrededor de agujeros negros supermasivos. Estos objetos se bautizaron como 'Little Red Dots' (Pequeños puntos rojos) porque así es como aparecen en las imágenes del telescopio«.

La telaraña cósmica

Y aquí es donde incide el nuevo trabajo de Matthew y su equipo. Los investigadores seleccionaron una región específica del cielo y construyeron un mapa en 3D con todas las galaxias presentes, entre ellas siete 'puntos rojos' que, a diferencia de otros estudios, estaban perfectamente ubicadas en el mapa.

Esos siete puntos están tan lejos de la Tierra que su luz ha estado viajando hacia nosotros más de 12.500 millones de años. Es decir, que ya existían menos de mil millones de años después del Big Bang, y forman parte de la llamada 'telaraña cósmica de galaxias', la mayor estructura conocida de materia, en la que las galaxias se alinean en hilos brillantes que convergen en nodos más densos, como si de una gigantesca telaraña tridimensional se tratara.

La posición que ocupan las galaxias en esa inmensa red cósmica depende, en gran medida, de su grado de evolución. Las más masivas y evolucionadas suelen estar en las regiones de mayor densidad, como los nodos, donde los hilos de la telaraña convergen. Las galaxias más jóvenes y de menor masa, sin embargo, tienden a encontrarse en regiones menos densas, a lo largo de la longitud de los filamentos individuales y lejos de los nodos.

Matthew y sus colegas descubrieron que los pequeños puntos rojos están en entornos ricos en galaxias jóvenes de baja masa. Lo cual implica que también ellas deberían ser jóvenes y de masa reducida.

Agujeros negros más eficaces

Según el estudio, el hecho de que estas pequeñas galaxias contengan núcleos muy activos (AGN) son la prueba de que los primeros agujeros negros eran capaces de crecer activamente incluso en galaxias con masas estelares tan bajas como alrededor de 100 millones de veces la masa del Sol. En comparación, la Vía Láctea, nuestra propia galaxia, tiene una masa equivalente de alrededor de 200.000 millones de soles. En otras palabras, los agujeros negros supermasivos del Universo temprano parecen ser capaces de devorar materia y crecer de forma mucho más eficaz que los actuales.

«En mi opinión -dice Matthew- la explicación más probable para el crecimiento extremadamente rápido de los agujeros negros supermasivos es que, en el Universo temprano, se nutrían mejor debido a las altas densidades de gas de las galaxias. Densidades que conducen también a altas densidades estelares, lo que promueve la formación de agujeros negros supermasivos al hacer más fáciles las colisiones de los agujeros negros remanentes».

De ser realmente así, significaría que la formación de estrellas y agujeros negros supermasivos en las galaxias son procesos interdependientes y estrechamente vinculados. Y aunque los agujeros negros supermasivos crecían más rápido en las primeras galaxias, la formación de estrellas 'se pone al día' con el paso del tiempo, lo que lleva a la relación de masas que se observa hoy.

Para Matthee, el siguiente paso es que tanto su equipo como la comunidad astronómica en general eliminen la posibilidad de que la relación hallada entre la masa estelar y la delos agujeros negros de las primeras galaxias no sea el resultado de mediciones inexactas o de un sesgo de la investigación.

Lo cual significa que será necesario descubrir más pequeñas galaxias de punto rojo, una 'cacería' en la que el Telescopio James Webb, sin duda, jugará un papel fundamental.