Las fotos del telescopio Webb muestran misteriosos pequeños puntos rojos; los astrónomos no saben qué son

Por Jacopo Prisco, CNN

Como diminutos intrusos en las fotos, anomalías cósmicas que se parecen a pequeños puntos rojos brillantes aparecen en casi cada instantánea tomada por el telescopio espacial más potente jamás construido. Los astrónomos ahora los llaman pequeños puntos rojos, o LRD (little red dots, en inglés), pero todavía no hay consenso sobre qué son exactamente.

Desde que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA empezó a observar el universo hace cuatro años, cientos de estos desconcertantes objetos han aparecido en sus imágenes. Sus orígenes desconocidos, en la práctica, dieron inicio a un caso científico que cientos de estudios han intentado resolver.

“Es la primera vez en mi carrera que he estudiado un objeto en el que realmente no entendemos por qué se ve como se ve”, dijo Jenny Greene, profesora de ciencias astrofísicas en la Universidad de Princeton. “Creo que es justo llamarlos un misterio”.

Una cosa estaba clara desde el principio: estos extraños objetos eran comunes. “En cada observación profunda que hacías con James Webb, encontrabas algunos”, dijo Greene, en referencia a la acción de enfocar el telescopio en la misma porción del cielo durante un periodo prolongado para recolectar luz extremadamente tenue.

Al principio, algunos astrónomos sugirieron que los puntos podrían ser galaxias masivas del universo temprano, o agujeros negros rodeados de polvo. Sin embargo, esas suposiciones iniciales fueron luego desmentidas por observaciones posteriores, lo que abrió el camino a varias hipótesis nuevas, muchas de ellas todavía relacionadas con agujeros negros.

“Sin duda creo que están alimentados por agujeros negros en crecimiento, pero hay otras sugerencias más exóticas, como algún tipo de estrella muy masiva que está muriendo”, dijo Greene. Experta en agujeros negros supermasivos y evolución de galaxias, explicó que cree que un agujero negro como componente principal de los LRD encaja con la mayor cantidad de observaciones realizadas hasta ahora sobre estos objetos.

Sin embargo, añadió, alguien podría hacer una observación completamente nueva que derribe cada suposición sobre qué son los LRD. “Hasta ahora, eso es lo que ha pasado. Hemos tenido una expectativa y ha sido equivocada. Hemos tenido otra expectativa y ha sido errónea. Así que todavía dejaría abierta esa posibilidad”.

Ya sea que estos curiosos puntos terminen confirmando teorías más antiguas o representen un descubrimiento novedoso, los científicos están por obtener una nueva comprensión del universo.

El nombre pequeños puntos rojos apareció por primera vez en un estudio de 2024, casi dos años después de que los científicos hubieran empezado a estudiar los objetos.
El apodo fue acuñado por Jorryt Matthee, jefe del grupo de investigación sobre la astrofísica de galaxias en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, quien lo eligió porque era más simple y llamativo que el término más científicamente preciso: “emisores de H-alfa de línea ancha”.

La razón por la que los astrónomos solo detectaron los LRD después de que Webb entró en funcionamiento es que otros telescopios que operaban en ese momento, como el Hubble, no tenían suficiente resolución o carecían de sensibilidad en las longitudes de onda infrarrojas más largas, más allá del umbral de la luz visible, para verlos. Pero el telescopio Webb, con su espejo primario de 6,5 metros de ancho, ha revelado objetos que antes estaban ocultos.

Los puntos se ven rojos porque están muy lejos, y a medida que el universo se expande, la luz de objetos extremadamente distantes se estira hacia el infrarrojo mientras viaja para llegar a la Tierra, un fenómeno que los astrónomos llaman “corrimiento al rojo”.

Pero los puntos también son intrínsecamente rojos, aunque la razón exacta de por qué lo son es una de las partes más difíciles del rompecabezas.

“La interpretación principal en nuestro estudio de 2024 fue que se trata de agujeros negros en crecimiento, y que son rojos porque están rodeados de partículas de polvo”, dijo Matthee. “Yo diría que ese fue el consenso después de nuestro artículo durante al menos uno o dos años, pero ahora el consenso en realidad ha cambiado un poco. Seguimos pensando que son agujeros negros en crecimiento, pero ahora creemos que no son rojos porque haya polvo, sino porque hay gas de hidrógeno”.

Gran parte de la incertidumbre en torno a los objetos proviene de su distancia. Aunque los astrónomos han detectado alrededor de 1.000 de ellos, Matthee señaló que casi todos están increíblemente lejos.

“Los LRD están muy extendidos en el universo temprano —principalmente en los primeros 1.000 millones de años del tiempo cósmico, siendo la edad actual de 13.800 millones de años—, pero son extremadamente raras en el universo más cercano, o posterior”, explicó, en referencia al hecho de que observar un objeto distante en el espacio esencialmente significa mirar hacia atrás en el tiempo. Eso se debe a que cuanto más lejos está algo, más tarda su luz en llegar hasta nosotros.

El año pasado, un equipo de investigadores encontró por primera vez tres LRD mucho más cerca de la Tierra, y hay estudios en marcha para analizarlos. Pero, a partir de ese hallazgo, dijo Matthee, las LRD locales podrían ser 100.000 veces más raros que las encontrados más lejos en el universo temprano.

No obstante, si se encuentran más LRD locales, podrían revelar más de sus secretos, porque es más fácil estudiar un objeto que está más cerca.

“En cuanto a cómo los LRD podrían cambiar nuestra comprensión de los agujeros negros, creo que podrían resultar ser algún tipo de eslabón perdido”, dijo Matthee. “Sabemos que las galaxias, como nuestra propia Vía Láctea, tienen agujeros negros supermasivos en su centro, y aunque esto es muy común, es básicamente un misterio cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos. Los LRD podrían ser en realidad la fase de nacimiento, o la fase bebé, de esta formación, y podríamos estar observando eso por primera vez”.

Lo más parecido a un censo de los pequeños puntos rojos llegó en 2023, después de que un equipo de investigadores liderado por Anna de Graaff, Clay Fellow en el Centro Harvard–Smithsonian de Astrofísica, comenzara un programa llamado RUBIES, o Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey. El programa dedicó una cantidad significativa de tiempo del telescopio Webb —60 horas— a analizar miles de objetos rojos y brillantes.

“Realmente fue el primer programa en ir tras estas fuentes rojas de manera sistemática, observando todo tipo de objetos extraños —no solo pequeños puntos rojos—, pero entre ellos, también unos 40 LRD”, dijo de Graaff.

La mayor sorpresa, añadió de Graaff, es un objeto al que llama “The Cliff”, cuyas características parecen refutar las primeras hipótesis sobre lo que podrían ser los LRD. “Esta fuente es realmente la primera en la que pudimos decir sin ambigüedades: esto no es ni una galaxia normal ni un agujero negro envuelto en polvo; tiene que ser otra cosa”, dijo. “Fue un momento de gran avance”.

The Cliff recibió su nombre porque su espectro de luz tiene una transición muy pronunciada —de un ultravioleta débil a un rojo intenso—. “Una característica que solo puede ser causada por gas de hidrógeno muy denso que está algo cálido en temperatura”, dijo de Graaff. “Esto es sorprendente, porque significa que los LRD no son rojos porque tengan estrellas viejas o porque tengan polvo, sino que son rojos porque la luz está siendo absorbida por un gas muy denso que rodea un motor central, que creemos que es un agujero negro. Y eso es algo que nunca se había observado antes”, explicó de Graaff, subrayando el hecho de que The Cliff sugiere la existencia de un nuevo tipo de objeto cósmico.

En algunos artículos, de Graaff se refiere a esos objetos como “estrellas de agujero negro”, un nombre que describe como un poco sensacionalista, pero no del todo equivocado.

“Sí creemos que hay un agujero negro ahí que lo está alimentando, y la luz de este agujero negro ilumina el gas a su alrededor, de una manera que es un poco similar a lo que vemos en las estrellas”, dijo. Los agujeros negros en sí no emiten luz, pero el material sobrecalentado que cae en ellos brilla intensamente, por lo que los agujeros negros en crecimiento están entre los objetos más brillantes del universo.

The Cliff también comparte similitudes con objetos teóricos llamados cuasiestrellas, que fueron predichos en 2006 —mucho antes de que se descubrieran los pequeños puntos rojos— por Mitch Begelman, profesor del departamento de ciencias astrofísicas y planetarias de la Universidad de Colorado Boulder, junto con sus colegas Marta Volonteri y Martin Rees.

Describieron una cuasiestrella como una estrella que no está impulsada por fusión nuclear, sino por un agujero negro, que está rodeado por una enorme nube de gas que la hace brillar como una estrella. A diferencia de la estrella de agujero negro descrita por de Graaff, un término más laxo para una estrella impulsada por un agujero negro de origen desconocido, una cuasiestrella es un modelo teórico definido, en el que el agujero negro es el resultado del colapso de una protoestrella masiva.

“Me di cuenta de que habíamos predicho la existencia de agujeros negros con enormes envolturas de materia. No creo que necesariamente tengamos la prueba irrefutable de que esta sea la explicación de los LRD, pero hasta ahora no he visto ninguna evidencia que plantee un problema insalvable para ese panorama”, dijo Begelman.

Un extraño híbrido entre una estrella y un agujero negro sería un nuevo tipo de objeto cósmico, por lo que, comprensiblemente, hay cierta cautela entre los investigadores a la hora de declarar a las cuasiestrellas como las ganadoras del debate sobre los pequeños puntos rojos.

“Bien podría ser que los LRD sean cuasiestrellas, pero, en mi opinión, aún no hemos descartado por completo otros escenarios”, afirmó Matthee. “Sin duda me encantaría que esto fuera cierto, ya que implicaría que descubrimos un nuevo tipo de fenómeno astrofísico que conecta a las estrellas y a los agujeros negros supermasivos, pero es muy pronto para saberlo, en mi opinión”.

Para de Graaff, el principal problema con las cuasiestrellas es que son un tipo específico de objeto, y simplemente aún no sabemos lo suficiente sobre los LRD.
“Es muy difícil demostrar que hay un agujero negro en los LRD; la evidencia es inexistente por el momento”, aseguró. “La única razón por la que creemos que hay agujeros negros en ellos es porque son tan luminosos y porque hay tantos.
Esa es nuestra intuición científica, pero demostrarlo de verdad es difícil”.

Es difícil precisar en qué etapa del debate sobre los pequeños puntos rojos podría estar la comunidad científica en este momento, pero la mayoría de los investigadores cree que ni siquiera están cerca de una resolución. Sin embargo, eso es lo que hace que los objetos sean tan interesantes.

“Creo que son la mayor sorpresa del James Webb, y es el tipo de sorpresa que uno esperaría”, comentó de Graaff.

“James Webb es una misión espacial de US$ 10.000 millones, y uno espera encontrar cosas que sean realmente desconocidas”, agregó. “Creo que ha cumplido. Realmente nos ha dado un nuevo rompecabezas, algo que se parece un poco a una galaxia, un poco a un agujero negro y un poco a una estrella —expertos de todas estas comunidades ahora tratan de aportar y proponer su teoría favorita o sus ideas. Y creo que eso es realmente único”.

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