El desconcierto empezó nada más iniciar su misión el Webb, el telescopio de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, operativo desde el verano de 2022. Diseñado para captar luz infrarroja procedente de las galaxias más antiguas y distantes, el observatorio comenzó a detectar en sus primeras imágenes de campo profundo unas motas rojizas y anaranjadas de brillo desproporcionado, situadas a distancias que sitúan su origen en una época en la que el Universo tenía apenas 600 millones de años, alrededor del 5% de su edad actual, estimada en unos 13.800 millones de años.
El tono rojizo de estos objetos se debe al corrimiento al rojo cosmológico, un efecto derivado de la expansión del Universo por el cual la luz emitida por fuentes muy lejanas se estira hacia longitudes de onda más largas a medida que viaja hacia nosotros durante miles de millones de años. El fenómeno es análogo, en el ámbito del sonido, al efecto Doppler que agudiza el pitido de una sirena cuando se acerca y lo agrava cuando se aleja: cuanto mayor es el desplazamiento hacia el rojo, más lejano y más antiguo resulta el objeto observado.
Lo verdaderamente disruptivo, sin embargo, no era el color sino la masa que parecían albergar estos puntos. El modelo cosmológico estándar establece que los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los alojan crecen de forma acompasada a lo largo de eones: en las galaxias cercanas que se pueden estudiar hoy, el agujero negro central suele representar entre el 0,1% y el 0,5% de la masa estelar total de su galaxia anfitriona. Los cálculos realizados sobre los pequeños puntos rojos, en cambio, arrojaban proporciones de hasta el 30% de la masa total del sistema concentrada en el objeto central, una cifra que rompía de forma flagrante las expectativas teóricas.
La magnitud de la anomalía fue tal que algunos investigadores llegaron a afirmar públicamente que estos hallazgos «habían roto la cosmología», una expresión que circuló con fuerza en la comunidad científica. Durante los años posteriores se manejaron hipótesis diversas y en ocasiones contradictorias. Una apuntaba a que se tratara de estrellas de Población III, las hipotéticas primeras estrellas del Universo, compuestas únicamente de hidrógeno y helio primordiales y de dimensiones muy superiores a las actuales, capaces de generar destellos extremos en sus fases finales. Otra corriente, más escéptica, defendía que se trataba de artefactos instrumentales o errores de calibración del propio telescopio.
Las «estrellas de agujero negro»
El debate empezó a decantarse a mediados de agosto, cuando un equipo liderado por Rohan Naidu, de la Universidad de Hawái, y Jorryt Matthee, del ISTA, publicó en Nature una investigación que proponía denominar a estos objetos «estrellas de agujero negro»: estructuras compactas dominadas por un agujero negro central en rápido crecimiento, envuelto en una atmósfera de gas tan densa que emite luz de forma similar a como lo haría una estrella gigante.
El equipo logró aislar y analizar en detalle la luz de uno de estos objetos, catalogado como MoM-BH*-1 y situado entre los más brillantes detectados hasta la fecha. «Algo espectacular debió ocurrir en el Universo primitivo», señaló Naidu al presentar los resultados. Matthee, por su parte, sostuvo que el fenómeno, «lejos de ser un espejismo, bien podría ser un milagro cósmico», subrayando que parecía tratarse de un objeto real y no de una aberración instrumental.
El paso siguiente lo aporta el trabajo publicado este miércoles en Nature Astronomy, firmado por los investigadores Xuheng Ding y Lilan Yang, centrado no ya en identificar la naturaleza del objeto sino en determinar el entorno físico en el que se forma y sobrevive. Según este estudio, los pequeños puntos rojos corresponderían a una fase transitoria y relativamente breve en la evolución de los agujeros negros supermasivos primitivos, un periodo en el que el gas circundante actuaría como un capullo opaco que amplifica la masa aparente del sistema observado desde la Tierra.
De confirmarse con observaciones adicionales, la hipótesis tendría implicaciones para el modelo de formación de galaxias, que sitúa el crecimiento simultáneo y proporcional de galaxias y agujeros negros centrales como un proceso lento y estable. Los pequeños puntos rojos sugerirían, en cambio, que en las primeras etapas del cosmos existieron episodios de crecimiento extremadamente rápido y desproporcionado, seguidos de una estabilización posterior que haría desaparecer el fenómeno en épocas más tardías del Universo.
Existe un precedente comparable de revisión de paradigma. En la década de los noventa, las observaciones del telescopio espacial Hubble, operativo desde 1990, obligaron a replantear los modelos de formación estelar al detectar galaxias más maduras de lo esperado en el Universo temprano, un debate que tardó años en resolverse mediante observaciones complementarias y simulaciones numéricas cada vez más sofisticadas.
La propia dinámica de la disciplina anticipa que el debate no se cerrará con un solo artículo. Serán necesarias nuevas campañas de observación con el propio Webb, así como datos complementarios de instrumentos terrestres, para confirmar de forma independiente si el modelo de las «estrellas de agujero negro» envueltas en gas denso explica la totalidad de los pequeños puntos rojos detectados hasta ahora. El telescopio, fruto de una colaboración internacional desarrollada a lo largo de más de dos décadas, continuará en los próximos años ampliando su catálogo de galaxias del Universo temprano, lo que previsiblemente aportará nuevos casos de estudio para poner a prueba esta hipótesis y, eventualmente, zanjar uno de los debates más intensos de la astrofísica observacional reciente.
