El universo temprano vuelve a poner en dificultades a los modelos convencionales. Esta vez no se trata de una galaxia imposible por su antigüedad ni de una estrella extraordinariamente masiva, sino de algo que, hasta ahora, solo existía como hipótesis: una “estrella de agujero negro”, un objeto en el que un agujero negro activo queda completamente envuelto por una enorme concentración de gas y termina adquiriendo, desde la distancia, la apariencia de una estrella.
El protagonista se llama MoM-BH-1* y fue observado con el telescopio espacial James Webb (JWST). Su luz procede de una época en la que el universo apenas tenía unos 660 millones de años. Lo extraordinario no es únicamente su antigüedad. Su espectro y su luminosidad no encajan bien con ninguna de las categorías habituales de objetos astronómicos. El estudio publicado en Nature plantea que estamos ante una fase temprana de crecimiento de los agujeros negros que podría ayudar a explicar cómo aparecieron objetos supermasivos cuando el universo todavía era extremadamente joven.
La historia comenzó con una señal aparentemente insignificante. En las imágenes obtenidas por el Webb apareció un punto extremadamente rojo en la constelación de Cetus, la Ballena. Su nombre científico, MoM-BH-1*, procede del programa Mirage or Miracle, dedicado precisamente a estudiar objetos muy lejanos y brillantes del universo primitivo.
Lo que llamó la atención de los investigadores fue su comportamiento. El objeto era extraordinariamente compacto y rojo, hasta el punto de desaparecer prácticamente en determinadas longitudes de onda. La espectroscopia realizada posteriormente con el instrumento NIRSpec permitió observar una característica especialmente importante: una ruptura de Balmer extraordinariamente profunda, acompañada de señales de hidrógeno y helio.
Los astrónomos suelen utilizar el espectro de la luz como una especie de huella dactilar. Cuando la luz atraviesa una determinada cantidad y composición de gas, algunas longitudes de onda son absorbidas. El patrón resultante permite conocer qué elementos existen y qué condiciones físicas dominan el objeto.
En MoM-BH-1, esa huella no correspondía adecuadamente a una población estelar convencional, debido a que la ruptura de Balmer era demasiado intensa para explicarla mediante estrellas normales. De hecho, según los datos publicados, alcanzaba una intensidad de aproximadamente 7,7, una cifra que se sitúa por encima de lo que se espera incluso de poblaciones estelares extremas sin polvo. Por tanto, el misterio no estaba simplemente en que el objeto fuese rojo, sino en por qué era tan rojo y, al mismo tiempo, tan luminoso.
El agujero negro escondido detrás de una apariencia estelar
La explicación que mejor encaja con las observaciones es radical: en el centro de MoM-BH*-1 habría un agujero negro masivo en proceso de acreción, rodeado por una envoltura extremadamente densa de gas. El agujero negro no se observa directamente. Lo que detecta el James Webb es la materia que lo rodea.
Cuando el gas cae hacia un agujero negro, la enorme energía gravitatoria liberada durante el proceso de acreción calienta ese material hasta temperaturas capaces de producir una radiación extraordinariamente intensa. En este caso, los modelos sugieren que el gas forma una especie de envoltura o “capa” que puede extenderse a escalas comparables con las del Sistema Solar.
La consecuencia es paradójica: un objeto cuyo motor central es un agujero negro puede presentar algunas características que normalmente asociamos a una estrella.
No significa que el agujero negro se haya convertido literalmente en una estrella. Es una forma de describir un sistema astrofísico en el que la radiación procedente de la acreción queda procesada por una envoltura gaseosa tan densa que, desde lejos, el conjunto adquiere propiedades que recuerdan a las de una estrella.
Una estrella convencional obtiene su energía mediante fusión nuclear. En MoM-BH*-1, en cambio, la luminosidad observada apunta hacia un mecanismo de acreción alrededor de un agujero negro. El modelo publicado sitúa la masa del agujero negro en torno a millones de masas solares, aunque las estimaciones dependen del modelo físico utilizado.
Desde que el James Webb comenzó a observar el universo profundo, los astrónomos han encontrado numerosos objetos compactos, extremadamente rojos y luminosos que reciben el nombre de “Little Red Dots”. Su naturaleza ha generado una intensa discusión científica. Algunas interpretaciones los relacionaban con galaxias muy jóvenes; otras apuntaban hacia núcleos activos dominados por agujeros negros. El problema consistía en explicar simultáneamente su tamaño, su color, sus espectros y su extraordinaria luminosidad.
El gran problema: cómo nacieron tan pronto los agujeros negros gigantes
La hipótesis de Naidu y sus colaboradores es que una parte importante de esos pequeños puntos rojos podría estar formada por agujeros negros jóvenes envueltos en enormes cantidades de gas. No necesariamente todos serían idénticos a MoM-BH*-1, pero el mecanismo podría ser común.
Otros trabajos recientes han encontrado candidatos compatibles con este tipo de objetos a diferentes desplazamientos al rojo, lo que sugiere que el fenómeno podría no limitarse a un único episodio del universo temprano.
La prudencia, sin embargo, sigue siendo necesaria. Una observación excepcional no convierte automáticamente una hipótesis en una explicación universal. Lo que el estudio aporta es una evidencia particularmente fuerte de que este tipo de configuración puede existir, y un mecanismo plausible para interpretar otros objetos que hasta ahora resultaban difíciles de clasificar.
El hallazgo adquiere una dimensión mayor cuando se conecta con uno de los problemas más incómodos de la cosmología moderna.
Los astrónomos han observado agujeros negros supermasivos cuando el universo tenía menos de mil millones de años. Algunos alcanzaban masas enormes en una época en la que, según los modelos tradicionales, todavía habría habido poco tiempo para que un agujero negro nacido de una estrella creciera hasta esas dimensiones.
El Webb ha convertido este problema en uno de los grandes asuntos de la astronomía contemporánea. De hecho, observaciones recientes han encontrado agujeros negros con masas superiores a un millón de soles a desplazamientos al rojo muy elevados, obligando a estudiar mecanismos de crecimiento mucho más rápidos o semillas iniciales más pesadas.
En lugar de imaginar que un pequeño agujero negro nace de una estrella y después dispone de un tiempo limitado para engordar hasta convertirse en supermasivo, el universo primitivo podría haber producido semillas mucho más grandes y rodeadas de enormes depósitos de gas.
El agujero negro crecería alimentándose de ese material. Y mientras lo hace, la propia envoltura gaseosa transformaría la apariencia del objeto. Es una especie de etapa de transición: un agujero negro todavía joven, pero ya suficientemente masivo para convertirse en el núcleo de una futura estructura galáctica.
El mérito del descubrimiento no reside solamente en haber identificado un cuerpo cósmico insólito. Lo importante es que el James Webb está empezando a revelar la arquitectura física del universo cuando apenas estaba comenzando a organizarse.
MoM-BH*-1 aparece cerca de una galaxia joven y, según los modelos, podría terminar interactuando o fusionándose con ella. El escenario permite imaginar una evolución en la que el agujero negro inicialmente aparece como un objeto extremadamente compacto y dominado por gas, para terminar integrado en una galaxia mucho mayor. @mundiario