Los astrónomos están desconcertados por unos pequeños puntos rojos en el cielo

Cuando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), una cámara de alta resolución que orbita alrededor del Sol, comenzó a enviar imágenes a la Tierra en 2022, los astrónomos se encontraron con algo extraño. Junto al ecléctico elenco de personajes cósmicos que esperaban —estrellas, galaxias, nebulosas y similares— aparecieron un puñado de pequeños puntos de luz teñidos de rojo o, como dice la jerga técnica, «pequeños puntos rojos». Los astrónomos no tenían ni idea de qué eran.En su búsqueda de respuestas, han recurrido a los objetos más misteriosos del universo: los agujeros negros. Para algunos astrónomos, los puntos son agujeros negros inmersos en brotes de crecimiento de una violencia sin precedentes. Para otros, son objetos extraños, parecidos a estrellas, con agujeros negros en su centro. Acertar es importante: estos puntos podrían revelar los orígenes de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias y explicar cómo llegaron a ser tan grandes tan rápidamente. El debate es encarnizado, afirma Dale Kocevski, astrónomo del Colby College, en Maine. «Nunca había visto nada parecido».Lo que sí se sabe es que los pequeños puntos rojos son, como era de esperar, pequeños —por lo general, con una anchura inferior al 0,5 % de la Vía Láctea— y rojos, y que emiten una luz brillante rica en longitudes de onda más largas y más rojizas. Además, son antiguos. Los primeros puntitos rojos del universo nacieron en los albores cósmicos, hace 13.400 millones de años, cuando el universo tenía unos 500 millones de años, poco después de que aparecieran las primeras galaxias. Desde que se descubrieron por primera vez, se han registrado más de 500 de ellos, y el número sigue aumentando. «En cada imagen que se toma, se ve a uno de estos objetos mirándote fijamente», afirma Rohan Naidu, astrónomo de la Universidad de Hawái que formó parte del equipo que acuñó el término. «Así que tienen que ser importantes».the_economist_0770Cuando los astrónomos vieron por primera vez los pequeños puntos rojos, pensaron que los objetos eran el resplandor de galaxias maduras muy pobladas. Pero unas galaxias tan desarrolladas no habrían tenido tiempo suficiente para formarse tan pronto tras el Big Bang. Eso llevó a algunos a bautizar los puntos como «rompedores del universo», cuya existencia implicaba que el universo podría ser más antiguo de lo que se pensaba.Entonces, a principios de 2023, el Dr. Kocevski y sus colegas descubrieron un patrón único en el espectro de luz que producen los puntos. Esto sugería que estaban rodeados por una nube de hidrógeno gaseoso denso que se movía rápidamente. Para que el gas se moviera a las velocidades necesarias, se necesitarían enormes fuerzas gravitatorias. Esto descartaba la hipótesis de las galaxias «rompedoras del universo», ya que las grandes distancias entre sus estrellas mantendrían esas fuerzas relativamente pequeñas. En cambio, sería necesario que una enorme cantidad de masa se concentrara en un volumen minúsculo. Esa es la descripción perfecta de un agujero negro.Pero esto parece paradójico. La gravedad de los agujeros negros es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción: ¿cómo, entonces, podrían brillar? La respuesta es que, a medida que la materia cae hacia ellos —un proceso conocido como acreción—, emite radiación al calentarse. Si un agujero negro es lo suficientemente grande, esa radiación puede ser extraordinariamente intensa. Por ejemplo, los núcleos galácticos activos (AGN) —agujeros negros supermasivos en proceso de acreción situados en el centro de la mayoría de las galaxias— se encuentran entre las fuentes de luz más brillantes del universo.Los agujeros negros en proceso de acreción podrían ser, por tanto, los responsables del brillo de los pequeños puntos rojos observados por el JWST. Y aunque los AGN comunes están rodeados por anillos de gas y polvo, es posible que los elementos pesados que componen el polvo no hubieran tenido tiempo de formarse en una etapa tan temprana de la historia del universo. «Puede que haya tanto gas que ese anillo se convierta en una capa protectora», afirma el Dr. Kocevski. «Envuelve completamente el objeto». La luz que interactúa con el gas de hidrógeno también se vería enrojecida.Pero hay un problema. Los AGN también emiten rayos X a medida que la materia que cae en ellos se calienta. Los pequeños puntos rojos, sin embargo, no emiten prácticamente ninguno. Para explicar esto, los defensores de la teoría de los AGN proponen que los agujeros negros centrales están acumulando materia a un ritmo inusualmente alto. Al igual que resulta difícil bajarse de un tren cuando una multitud se apresura a subir, la acumulación de materia que cae limita la cantidad de rayos X que pueden atravesarla. Para el Dr. Kocevski, el atractivo de esta explicación se reduce a la navaja de Occam: «Son cosas que ya conocemos, solo que ligeramente modificadas».Nace una estrella-agujero negroSin embargo, el Dr. Naidu se sitúa en un bando más imaginativo. «Solo tenemos que admitir que se trata de un tipo de objeto astrofísico fundamentalmente nuevo», afirma. El Dr. Naidu y sus colegas proponen que los pequeños puntos rojos no son ni estrellas ni agujeros negros, sino algo que comparte características con ambos. Su imaginación, sin embargo, no llega a la nomenclatura: denominan a estas novedades «estrellas de agujero negro».Al igual que un AGN, una estrella de agujero negro es un agujero negro en acreción envuelto en una capa protectora de gas. Pero la densidad de esta capa protectora es mucho mayor. Tan grande, de hecho, que ninguna radiación emitida por la materia que cae del agujero negro—ni la luz, ni los rayos X—podrá escapar directamente. En cambio, la radiación es absorbida por la capa más interna de gas, lo que hace que emita nueva radiación, a longitudes de onda más largas, que la siguiente capa absorberá. Tras muchas de estas etapas, dicen los defensores de la idea, la luz emergería de una capa exterior similar a la superficie luminosa de una estrella, con un tono rojizo distintivo. Tales objetos parecerían estrellas desde fuera, pero alimentados por agujeros negros en crecimiento en lugar de fusión nuclear.Aunque ambas propuestas contribuyen en cierta medida a explicar las características únicas de los puntos, ninguna lo hace de forma satisfactoria. Los detractores del escenario de los AGN sostienen que este requiere una serie de suposiciones para explicar su aspecto inusual. Pero los defensores de las estrellas de agujero negro tienen que explicar por qué un puñado de puntos han mostrado luz que se escapa de la capa protectora de gas, algo que su modelo impide. Qué lado del debate resulta más convincente puede ser cuestión de gustos. Como dice Jenny Greene, astrónoma de la Universidad de Princeton: «La gente ve lo que quiere ver».Los astrónomos no saben cómo aumentaron los primeros agujeros negros supermasivos, ni cómo eso dio forma a las galaxias¿Qué podría zanjar la cuestión? La respuesta podría estar en la masa de los puntos. Las dos propuestas predicen cifras muy diferentes a partir de los mismos datos: los objetos similares a los AGN pueden ser varios órdenes de magnitud más pesados que las estrellas de agujero negro. En un artículo publicado en Nature en mayo, un equipo dirigido por Ignas Juodzbalis, por entonces en la Universidad de Cambridge, publicó la primera medición de la masa de un pequeño punto rojo. Calcularon las velocidades a las que se movían diferentes zonas de la capa protectora de gas y las utilizaron para deducir la masa del punto. El resultado, unas 50 millones de masas solares, supuso un punto a favor del equipo de los AGN.Pero el trabajo ha resultado controvertido. El propio Dr. Juodzbalis señala que solo aporta un dato. Es más, «creo que no pueden hacer lo que dicen haber hecho», afirma la Dra. Greene. Ella sostiene que la técnica de los autores solo funciona al medir las velocidades de objetos claramente definidos, como dos estrellas, y no el movimiento dentro de las caóticas capas protectoras de gas que rodean a los puntos rojos.Hay más en juego que una simple reivindicación académica. Los astrónomos no saben, por ejemplo, cómo aumentaron de masa los primeros agujeros negros supermasivos, ni cómo eso dio forma a las galaxias en las que se encuentran. Las modestas masas de las estrellas de los agujeros negros sugerirían que empezaron siendo pequeñas y crecieron rápidamente alimentándose de sus capas protectoras de gas. Pero si los defensores de la teoría de los AGN tienen razón, de alguna manera los primeros agujeros negros ya eran masivos al nacer. En cuestiones como estas, los pequeños puntos rojos tienen un peso específico muy superior al que cabría esperar.