El telescopio espacial James Webb ha revelado en los últimos años objetos sorprendentes en las primeras edades del Universo: los 'Little Red Dots'. Estos puntos rojos compactos, observados menos de mil millones de años después del Big Bang, podrían contener un proceso inusual que explica la emergencia de los agujeros negros más imponentes.
Sus características singulares, como su espectro luminoso o su desaparición rápida de la historia cósmica, interpelan a los científicos. Si las galaxias actuales albergan generalmente un agujero negro supermasivo en su centro, su formación acelerada sigue siendo difícil de explicar. En efecto, los mecanismos de fusión clásicos, a partir de agujeros negros provenientes de estrellas, requieren teóricamente más de mil millones de años.
Seis imágenes del James Webb que muestran 'Pequeños Puntos Rojos' en el Universo primitivo.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, D. Kocevski (Colby College) Para reconciliar estas observaciones con los modelos, un equipo de investigación propone que estos puntos rojos funcionan como 'viveros' para agujeros negros, provenientes de un colapso directo. En lugar de provenir de la explosión de una estrella, estas 'semillas' masivas nacerían del colapso de inmensas nubes de gas primordiales. Esta vía alternativa permitiría obtener rápidamente objetos decenas de miles de veces más masivos que el Sol.
Por otra parte, las condiciones requeridas para este escenario parecen reunirse solo en el Universo joven, antes del enriquecimiento en elementos pesados producido por las primeras estrellas. Las simulaciones por ordenador indican que las propiedades de los agujeros negros formados por colapso directo coinciden con las de los Little Red Dots. Elia Cenci, responsable del equipo, precisó en Space.com que este descubrimiento podría proporcionar los primeros indicios observacionales del nacimiento de los agujeros negros gigantes.
La ausencia de estos objetos más allá de aproximadamente 1.500 millones de años se explicaría por la evolución cósmica. Los entornos se vuelven entonces demasiado ricos en elementos pesados y se benefician de menos afluencia de gas, lo que ya no favorece el colapso directo. Nuevas observaciones con mayor resolución y con una cobertura espectral completa serán necesarias para confirmar esta hipótesis.
Los científicos continúan la exploración de esta pista gracias a numerosas simulaciones cosmológicas de alta precisión. Su estudio, publicado en
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, busca describir mejor la población de estos agujeros negros primordiales y su relación con los enigmáticos puntos rojos.
Las semillas de agujeros negros: ¿ligeras o masivas?
El concepto de semillas describe la forma en que un agujero negro inicia su existencia. Para las semillas ligeras, se trata de los residuos de estrellas masivas que han explotado en supernova. Su masa sigue siendo limitada, alcanzando como máximo unas decenas de veces la del Sol, y entonces es necesario un crecimiento posterior importante por acreción y fusión.
Por el contrario, una semilla masiva proviene directamente del colapso de una nube de gas muy densa, evitando así la fase estelar. La masa inicial puede así alcanzar cien mil veces la del Sol, ofreciendo un partido ventajoso para llegar rápidamente a un tamaño supermasivo.
Esta distinción es importante para comprender la aparición temprana de agujeros negros gigantes en el Universo joven. El lapso de tiempo entre el Big Bang y su observación por el telescopio James Webb parece en efecto demasiado corto para las semillas ligeras clásicas.
La búsqueda de estas semillas masivas, a través de objetos como los Little Red Dots, permite así probar los modelos de formación de las estructuras cósmicas más extremas.
Fuente: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society