Se trata de galaxias con un agujero negro supermasivo en el centro y un alto contenido de gas y polvo que gira a velocidades vertiginosas de más de 1.000 kilómetros por segundo
Pequeños Puntos Rojos identificados con el telescopio Webb.NASA/ESA/CSA/JWST
Rafael Bachiller
Los vemos cuando el universo tenía menos de mil millones de años de edad. La abundancia y características de estos puntos rojos están cambiando las ideas de los astrónomos sobre la formación de las galaxias.
Pequeños, remotos y muy jóvenes
En observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb hace un par de años aparecieron unos Pequeños Puntos Rojos (PPR, o LDR por sus siglas en inglés) que parecían galaxias muy masivas y muy remotas, y por lo tanto muy jóvenes. Las vemos cuando apenas habían pasado mil millones de años tras el big bang.
Recordemos que el big bang sucedió hace 13.800 millones de años, de forma que estos PPR son vistos cuando el universo tenía menos del 7% de su edad actual. Es decir, que si comparamos al universo con una persona adulta de 40 años, los PPR nos dan información sobre la época en la que esta persona era un niño de menos de 3 años.
Los PPR fueron descubiertos en imágenes del espacio profundo como esta.NASA/ESA/CSA/JWST/CEERS
El estudio de los PPR reviste, por tanto, un gran interés para comprender cómo se formaron las primeras galaxias y los agujeros negros supermasivos que albergan en sus centros. Y en este estudio se ha concentrado Dale Kocevski (del Colby College, Maine, EE.UU.) liderando un equipo internacional de astrónomos que acaba de presentar sus resultados en el congreso de la Sociedad Astronómica Estadounidense celebrado en National Harbor, Maryland.
La clave está en la masa
Midiendo el desplazamiento al rojo de estos objetos (lo que da una medida de su distancia y, por lo tanto, de su edad), Kocevski y colaboradores concluyeron que los PPR surgieron en abundancia 500 millones de años después del big bang para desaparecer unos 1000 millones de años después.
Sus espectros (la distribución de luz en función de la longitud de onda) indicaba que tales objetos podían ser una galaxia masiva, un agujero negro masivo o una combinación de ambos.
Los astrónomos, tras examinar un millar de imágenes tomadas por el telescopio Webb, ya han identificado 341 objetos que encajan en la definición de los pequeños puntos rojos. El 80% de estos objetos muestran que tienen un alto contenido de gas y polvo que gira a velocidades vertiginosas de más de 1000 kilómetros por segundo. Se trata pues de galaxias, y la rotación tan rápida del gas implica que en el centro de estas galaxias hay un agujero negro supermasivo. Estas propiedades encajan con las de las galaxias con núcleo activo (AGN por sus siglas en inglés).
El espectro de un PPR comparado con las predicciones para una gran galaxia y para un agujero negro oscurecido (AGN).Colby College/Kocevski et al.
Pero, ¿cuál es la relación entre las masas del agujero negro y de la galaxia en sí? En efecto, el problema central en la interpretación de estos PPR estriba en la proporción de radiación que procede del agujero negro y de la galaxia que lo rodea. Sabemos que las galaxias maduras tienen un agujero negro supermasivo en su centro y que la masa de este agujero negro es proporcional a la masa de la galaxia. Pero ¿es así en estos PPR?
El debate está servido
Existen algunas interpretaciones que argumentan que para explicar las características de los PPR no hace falta suponer la existencia de un gran agujero negro y que bastaría con que la galaxia fuese muy masiva (con masa mayor a la de nuestra Vía Láctea). El problema con esta explicación es que, según las teorías actuales, no se pueden crear galaxias tan masivas, con un elevadísimo número de estrellas, en ese tiempo tan corto que transcurrió desde el big bang hasta que vemos el PPR.
El equipo de Kocevski argumenta, en cambio, que la masa de estrellas, gas y polvo de estas galaxias PPR no es muy alta, y que gran parte de la luz emitida por ellas proviene de los grandes agujeros negros que se encuentran creciendo en su región central. El menor contenido estelar de estas galaxias podría reconciliarse con las teorías existentes de formación de galaxias.
De hecho, según la interpretación de Kocevski y según los modelos que utiliza para predecir la radiación del entorno de un agujero negro, basta con esta radiación para explicar toda la emisión del PPR y no necesita que esté rodeado por una galaxia.
Por el momento, el debate no puede concluirse y nos encontramos ante otro "caso abierto" de la investigación astronómica. Las dos opciones planteadas en el debate son apasionantes. Si los PPR son galaxias muy masivas, la teoría del big bang queda en entredicho. Pero si, en cambio, los PPR son agujeros negros supermasivos en fase muy activa de crecimiento, esto significaría que se formaron a partir del colapso monolítico de enormes masas de gas y que podrían servir de semillas para la formación ulterior de una galaxia a su alrededor, lo que pondría en entredicho las teorías estándar de formación de galaxias.
La presentación de Kocevski en el 245º congreso de la Sociedad Americana de Astronomía puede consultarse aquí, el artículo científico correspondiente ya ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal
25 enero 2025
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Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional) y académico de la Real Academia de Doctores de España.
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