Webb encuentra la evidencia más sólida hasta ahora de la existencia de "estrellas con agujeros negros"
El complejo rompecabezas de los objetos conocidos como pequeños puntos rojos (LRD, por sus siglas en inglés) se ha ido completando gradualmente desde su descubrimiento inicial por el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA en 2022. Ahora, el espectro de un pequeño punto rojo en particular está ayudando a conectar muchas de las piezas.
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| El pequeño punto rojo que más tarde se conocería como GLIMPSE-17775 fue afortunadamente incluido en el campo de visión del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA mientras este observaba el cúmulo de galaxias Abell S1063 con un propósito científico diferente. GLIMPSE-17775 se encuentra detrás del cúmulo de galaxias y tiene un corrimiento al rojo cosmológico de 3,5, lo que significa que existió aproximadamente 1800 millones de años después del Big Bang. Dado que los cúmulos de galaxias como Abell S1063 son algunos de los objetos más masivos del Universo, la luz emitida por objetos más lejanos puede distorsionarse al llegar al telescopio. Este efecto se conoce como lente gravitacional . La combinación de las 30 horas de observación del telescopio Webb y la lente gravitacional permitió a los científicos obtener el espectro más profundo hasta la fecha de un pequeño punto rojo. El resultado: la evidencia más sólida hasta el momento de un capullo de gas caliente y denso conocido como "estrella de agujero negro". [ Descripción de la imagen : Un campo de galaxias sobre el fondo negro del espacio. En el centro se observa una galaxia elíptica de color blanco brillante, que constituye el núcleo del cúmulo de galaxias Abell S1063. Alrededor del núcleo se aprecian líneas rojas cortas y curvas, que corresponden a galaxias distantes de fondo magnificadas y distorsionadas por la lente gravitacional. Un par de estrellas en primer plano aparecen grandes y brillantes, con el característico patrón de difracción de ocho puntas del telescopio Webb. En la parte inferior, ligeramente descentrada hacia la derecha, se observa un pequeño punto rojo resaltado por un cuadrado naranja. Un cuadrado naranja más grande en la esquina superior derecha muestra el objeto con mayor detalle. El objeto, denominado "GLIMPSE-17775", parece un punto rojo difuso con un núcleo amarillo.] Crédito: NASA, ESA, CSA, V. Kokorev (Universidad de Texas en Austin), A. Pagan (STScI) |
Un equipo de astrónomos liderado por Vasily Kokorev en la Universidad de Texas en Austin identificó el punto en cuestión: GLIMPSE-17775. Tras analizar minuciosamente el espectro del punto, capturado por el telescopio Webb —el espectro más profundo obtenido hasta la fecha de un pequeño punto rojo—, el equipo de investigación identificó múltiples indicios que respaldan la interpretación de que GLIMPSE-17775 es un agujero negro supermasivo envuelto en una densa capa de gas parcialmente ionizado. El artículo que describe los resultados se publicó hoy en The Astrophysical Journal.
“Creo que parte de la comunidad científica está convergiendo en una única explicación: que los pequeños puntos rojos pueden explicarse mediante modelos de estrellas con agujeros negros. Sin embargo, ninguno de los puntos rojos anteriores presentaba todas las pruebas en el mismo lugar”, afirmó Kokorev, autor principal del estudio. “Con GLIMPSE-17775 podemos poner a prueba estos modelos gracias a la profundidad y la sorprendente amplitud del espectro de esta fuente”.
Conectar piezas de rompecabezas
Poco después de que el telescopio Webb comenzara sus operaciones científicas, descubrió un nuevo y misterioso tipo de objeto en el universo primitivo: abundantes objetos rojos que surgieron unos 600 millones de años después del Big Bang. Los científicos han explorado diversas explicaciones para estos pequeños puntos rojos, incluyendo el escenario de la estrella de agujero negro.
Una serie de circunstancias afortunadas propiciaron este elaborado espectro de un pequeño punto rojo. Este pequeño punto rojo, que más tarde se conocería como GLIMPSE-17775, fue incluido afortunadamente en los esfuerzos de obtención de imágenes y espectroscopia del telescopio Webb para un proyecto que buscaba estrellas de Población III [1] y galaxias débiles en el cúmulo de galaxias Abell S1063. Este pequeño punto rojo es más distante que el cúmulo de galaxias y se magnifica por el efecto de lente gravitacional (GLIMPSE-17775 tiene un corrimiento al rojo cosmológico de 3,5, lo que significa que existió aproximadamente 1800 millones de años después del Big Bang).
«La fuente fue descubierta gracias al programa GLIMPSE, diseñado para revelar las fuentes más débiles del universo primitivo», declaró Hakim Atek, del Instituto de Astrofísica de París (Francia), coautor del estudio e investigador principal del programa GLIMPSE. «Además, la magnificación por lente gravitacional permite una caracterización más detallada de objetos más brillantes, incluyendo galaxias de baja luminosidad como GLIMPSE-17775».
Si bien el telescopio Webb proporcionó un espectro de 30 horas del pequeño punto rojo, el efecto de la lente gravitacional lo hizo equivalente a 80 horas de observación. Esta combinación de la sensibilidad infrarroja del Webb y la propia "lupa" de la naturaleza amplificó la cantidad de detalles que se pudieron obtener de GLIMPSE-17775. El resultado fueron más de 40 líneas espectrales [2] de esta pequeña fuente roja, lo que constituye el espectro de LRD más detallado hasta la fecha.
“Cuando vimos el espectro por primera vez, fue como tener todas las piezas de un rompecabezas esparcidas por el suelo”, dijo Kokorev. “Recogimos cada pieza del rompecabezas, medimos las líneas y comenzamos a combinar las diferentes piezas para formar un mosaico. Al principio, algunas piezas no parecían nada, pero luego un par de ellas encajaron y nos dimos cuenta de que había algo ahí”.
Los datos espectroscópicos recopilados por Webb contienen múltiples líneas de evidencia que respaldan la interpretación de que el pequeño punto rojo GLIMPSE-17775 es una estrella con agujero negro: un agujero negro que acumula rápidamente, o crece, envuelto en un denso capullo de gas, que está reprocesando la luz emitida desde las proximidades del agujero negro y produciendo las características que se ven en el espectro.
Líneas de evidencia
Entre las más de 40 líneas que el equipo detectó en el espectro de GLIMPSE-17775, se encontraron varios indicadores independientes que coinciden con el escenario de una estrella con agujero negro. Por ejemplo, el equipo descubrió que muchas de las líneas espectrales (como las de hidrógeno, oxígeno y helio) no se ajustan a un modelo simple de una nube de gas en rotación. En cambio, el modelo que mejor se ajusta incluye un efecto de ensanchamiento conocido como dispersión de electrones: una señal inequívoca de que una densa capa de gas envuelve esta fuente.
La intensidad y la relación entre ciertas líneas espectrales, especialmente las 16 líneas de hierro que componen lo que el equipo ha denominado un "bosque de hierro" y ciertas líneas de oxígeno, requieren una fuente de alta energía para su generación, como un agujero negro en rápida acreción. Además, los astrónomos observaron la fluorescencia y la absorción de helio en el espectro, lo que sugiere, por separado, la presencia de un medio denso que envuelve una fuente potente.
El escenario de la estrella con agujero negro no solo encaja con GLIMPSE-17775, sino que también explica por qué la mayoría de los pequeños puntos rojos son débiles en rayos X, ya que cualquier emisión de este tipo probablemente sea absorbida por el denso capullo de gas.
Un elemento que faltaba en el rompecabezas de GLIMPSE-17775 era la parte del espectro que revelaría lo que se conoce como una ruptura de Balmer, o una fuerte caída en la luz emitida, característica distintiva de los pequeños puntos rojos. Para comprender mejor este pequeño punto rojo, el equipo incorporó datos complementarios de dos programas de observación que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA : los programas Frontier Fields y BUFFALO (Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations).
Los datos del Webb y el Hubble, en conjunto, ayudan a explicar por qué la discontinuidad de Balmer es más débil que la que se suele encontrar en otros puntos rojos pequeños: una galaxia anfitriona gigante rodea a GLIMPSE-17775. Aunque la galaxia anfitriona de un punto rojo pequeño no es algo que se haya visto habitualmente a tal escala, no es incompatible con el modelo de capullo de gas denso. El modelo de estrella con agujero negro para los puntos rojos pequeños atribuye el exceso de luz azul a las estrellas de la galaxia anfitriona.
Cuando el Webb descubrió por primera vez los puntos rojos pequeños, algunos investigadores pensaron que estos objetos habían "roto la cosmología", sin estar seguros de cómo las galaxias podrían haber crecido tanto y tan rápido en el universo primitivo para explicar toda esta luz proveniente de sus estrellas. Sin embargo, el equipo cree que la pieza del rompecabezas de GLIMPSE-17775 encaja perfectamente en el marco existente de la historia evolutiva del universo, porque las masas de los agujeros negros no necesitan ser tan grandes para explicar las líneas de emisión anchas.
“Todo encaja, nada falla, y creo que eso hace que el rompecabezas que es nuestro Universo sea aún mejor”, dijo Kokorev. “De cara al futuro, estoy deseando profundizar y descubrir qué impulsa los motores centrales de esos pequeños puntos rojos. Si bien creemos que se trata de un agujero negro, se están proponiendo otras teorías interesantes, lo cual es emocionante. Quizás en uno o dos años tengamos la respuesta definitiva sobre qué alimenta estas fuentes”.
Notas
[1] Los astrónomos saben que las primeras estrellas, conocidas oficialmente como estrellas de Población III, debieron estar compuestas casi exclusivamente de hidrógeno y helio, los elementos que se formaron como resultado directo del Big Bang. No habrían contenido ninguno de los elementos más pesados, como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el hierro, que se encuentran en las estrellas que brillan hoy. En otras palabras, las estrellas de Población III carecían de metales (los astrónomos consideran metal cualquier elemento más pesado que el helio).
[2] En un espectro, se muestra la luz emitida o absorbida a una frecuencia específica por un átomo o molécula. Cada ion, átomo y molécula emite y absorbe luz a longitudes de onda específicas, lo que permite identificar la composición de una estrella u otro cuerpo celeste. Las líneas de emisión producen características brillantes, las líneas de absorción características oscuras, y cada línea representa la luz emitida o absorbida por una o más sustancias.
Más información
El telescopio Webb es el más grande y potente jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio, utilizando el cohete Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA fue responsable del desarrollo y la cualificación de las adaptaciones del Ariane 5 para la misión Webb, así como de la contratación del servicio de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el espectrógrafo NIRSpec, el instrumento principal, y el 50 % del instrumento de infrarrojo medio MIRI, diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados por los Estados Unidos (el Consorcio Europeo MIRI) en colaboración con el JPL y la Universidad de Arizona.
Webb es una colaboración internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
Crédito de imagen: NASA, ESA, CSA, V. Kokorev (Universidad de Texas en Austin), A. Pagan (STScI)
Enlaces de interés
Contactos
Bethany Downer,
Directora de Comunicación Científica de la ESA/Hubble.
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
Sala de prensa y oficina de relaciones con los medios de comunicación de la ESA
Correo electrónico: media@esa.int
Christine Pulliam,
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.
Correo electrónico: cpulliam@stsci.edu
Publicado en E$A/Webb el 10 de junio del 2026, enlace publicación.
