Olvídese de los “hombrecitos verdes”: son los “pequeños puntos rojos” en el universo infantil los que llamaron la atención del Telescopio Espacial James Webb (JWST).
Según los científicos, los extraños cuerpos rojos esconden estrellas que, según los modelos, son «demasiado antiguas» para haber existido durante los primeros tiempos cósmicos y agujeros negros que miden hasta miles de veces más que el agujero negro supermasivo que se encuentra en el corazón de la Vía Láctea. Los científicos creen que estos objetos deben haber nacido de una manera exclusiva del universo primitivo: mediante un método que parece haber cesado en el cosmos después de unos mil millones de años de existencia.
Los tres pequeños puntos rojos se ven tal como eran cuando el universo tenía entre 600 y 800 millones de años. Aunque puede parecer un tiempo tremendamente largo después del Big Bang, el hecho de que el universo tenga 13.800 millones de años significa que no tenía más del 5% de su edad actual cuando existían estos objetos.
Al confirmar la existencia de estos puntos en el universo temprano, estos hallazgos del JWST podrían desafiar lo que sabemos sobre la evolución de las galaxias y los agujeros negros supermasivos que se encuentran en sus centros.
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El equipo, dirigido por científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania, vio estas misteriosas rarezas cósmicas de color carmesí cuando investigaba el universo temprano con el instrumento Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del JWST como parte del estudio RUBIES.
«Es muy confuso», dijo el miembro del equipo Joel Leja, profesor asistente de astronomía y astrofísica en Penn State. dijo en un comunicado. «Esto puede encajar de forma incómoda en nuestro modelo actual del universo, pero sólo si evocamos alguna formación exótica e increíblemente rápida al principio de los tiempos.
“Éste es, sin duda, el conjunto de objetos más peculiar e interesante que he visto en mi carrera”.
¿Qué hay detrás de los puntos?
Los investigadores estudiaron la intensidad de las distintas longitudes de onda de la luz que emanaban de los pequeños puntos rojos, lo que reveló indicios de que las estrellas tienen cientos de millones de años, mucho más de lo que se espera para las estrellas en esta etapa temprana del cosmos.
Los investigadores también observaron rastros de agujeros negros supermasivos dentro de las regiones de los pequeños puntos rojos con masas equivalentes a millones, a veces incluso a miles de millones, de soles. Estos agujeros negros son entre 100 y 1.000 veces más masivos que Sagitario A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo ubicado en el corazón de la Vía Láctea, que se encuentra a tan solo 26.000 años luz de la Tierra.
Ambos descubrimientos no se esperaban según los modelos actuales de evolución cósmica, crecimiento de galaxias o formación de agujeros negros supermasivos. Todas estas teorías sugieren que las galaxias y los agujeros negros supermasivos crecen al unísono, pero este crecimiento lleva miles de millones de años.
«Hemos confirmado que parecen estar repletos de estrellas antiguas, de cientos de millones de años, en un universo que sólo tiene [600 million to 800 million years] «Es sorprendente que estos objetos tengan el récord de las primeras señales de luz estelar antigua», dijo en el comunicado el líder de la investigación, Bingjie Wang, un investigador postdoctoral en Penn State. «Fue totalmente inesperado encontrar estrellas antiguas en un universo muy joven. Los modelos estándar de cosmología y formación de galaxias han sido increíblemente exitosos, pero estos objetos luminosos no encajan del todo en esas teorías».
El equipo detectó por primera vez los pequeños puntos rojos mientras utilizaba el JWST en julio. En ese momento, los investigadores sospecharon de inmediato que los objetos eran en realidad galaxias que existieron hace aproximadamente 13.500 millones de años.
Una investigación más profunda de los espectros de luz de estos objetos confirmó que se trata de galaxias que vivieron durante el comienzo de los tiempos y también reveló que agujeros negros supermasivos «demasiado grandes» y estrellas increíblemente «viejas» alimentaban la impresionante salida de luz de los puntos rojos.
El equipo aún no está seguro de qué proporción de la luz de los pequeños puntos rojos proviene de cada una de estas fuentes. Eso significa que estas galaxias son inesperadamente antiguas y más masivas que la Vía Láctea, habiéndose formado mucho antes de lo que predicen los modelos, o tienen cantidades normales de masa pero, de alguna manera, agujeros negros excesivamente masivos: vacíos que son mucho más masivos que los que tendría una galaxia similar durante la época actual del cosmos.
«Distinguir entre la luz del material que cae en un agujero negro y la luz emitida por las estrellas en estos objetos diminutos y distantes es un desafío», dijo Wang. «Esa incapacidad para distinguir la diferencia en el conjunto de datos actual deja un amplio margen para la interpretación de estos objetos intrigantes».
¡Éste no es un agujero negro supermasivo común y corriente!
Por supuesto, todos los agujeros negros tienen límites que atrapan luz, llamados «horizontes de eventos», lo que significa que, independientemente de la cantidad de luz que aporten a los pequeños puntos rojos, debe provenir del material que los rodea y no de su interior.
La tremenda influencia gravitatoria de los agujeros negros genera condiciones turbulentas en este material, que también alimenta al agujero negro con el tiempo, calentándolo y provocando que brille intensamente. Las regiones alimentadas de esta manera por agujeros negros supermasivos se denominan «cuásares», y las regiones de sus galaxias en las que se encuentran se conocen como «núcleos galácticos activos (AGN)».
Estas regiones de agujeros negros de «punto rojo» recién descubiertas podrían ser diferentes de otros cuásares, incluso de los que el JWST ya ha visto en el universo primitivo. Por ejemplo, los agujeros negros de punto rojo parecen producir mucha más luz ultravioleta de lo esperado. Aun así, lo más sorprendente de estos agujeros negros supermasivos sigue siendo lo masivos que parecen.
«Normalmente, los agujeros negros supermasivos se encuentran emparejados con galaxias», dijo Leja. «Crecen juntos y pasan por todas sus experiencias vitales importantes juntos. Pero aquí tenemos un agujero negro adulto completamente formado que vive dentro de lo que debería ser una galaxia bebé.
«Eso realmente no tiene sentido porque estas cosas deberían crecer juntas, o al menos eso es lo que pensábamos».
Las galaxias de punto rojo también son sorprendentes. Parecen ser mucho más pequeñas que otras galaxias a pesar de tener casi la misma cantidad de estrellas. Eso significa que las galaxias de punto rojo parecen estar formadas por entre 10 mil millones y 1 billón de estrellas apiñadas en una galaxia de unos pocos cientos de años luz de diámetro con un volumen 1.000 veces menor que la Vía Láctea.
Para ponerlo en contexto, si la Vía Láctea se redujera al tamaño de una de estas galaxias de punto rojo, entonces la estrella más cercana al Sol (Próxima Centauri, que está a 4,2 años luz de distancia) estaría dentro del sistema solar. Además, la distancia entre la Tierra y el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sgr A*, se reduciría de 26.000 años luz a solo 26 años luz. Eso haría que este agujero negro y sus alrededores aparecieran en el cielo nocturno sobre la Tierra.
«Estas galaxias primitivas estarían repletas de estrellas, estrellas que debieron formarse de una manera que nunca habíamos visto, en condiciones que nunca esperaríamos durante un período en el que nunca esperaríamos verlas», dijo Leja. «Y por alguna razón, el universo dejó de crear objetos como estos después de solo un par de miles de millones de años. Son exclusivos del universo primitivo».
El equipo pretende dar seguimiento a sus hallazgos con más observaciones de estos pequeños y confusos puntos rojos para comprender mejor sus misterios. Esto incluirá la obtención de espectros más profundos apuntando el JWST hacia los objetos rojos durante períodos prolongados de tiempo para obtener espectros de emisión de luz asociados con varios elementos. Esto podría ayudar a desentrañar las contribuciones de las estrellas antiguas y los agujeros negros supermasivos en las galaxias.
«Hay otra forma en la que podríamos lograr un gran avance, y es simplemente… [having] «Es la idea correcta», concluyó Leja. «Tenemos todas estas piezas del rompecabezas y sólo encajan si ignoramos el hecho de que algunas de ellas se están rompiendo. Este problema es susceptible de un golpe de genialidad que hasta ahora se nos ha escapado a nosotros, a todos nuestros colaboradores y a toda la comunidad científica.
«Sinceramente, es emocionante tener tanto de este misterio aún por resolver».
La investigación del equipo fue publicada el 26 de junio en la revista Cartas de la revista Astrofísica.
Publicado originalmente en Espacio.com.
