Astrónomos descubren primer objeto híbrido: estrella-agujero negro del tamaño del Sistema Solar

En las imágenes del universo primitivo capturadas por el telescopio espacial James Webb, un punto rojo extraordinariamente brillante comenzó a revelar un secreto que los astrónomos no esperaban encontrar. Investigadores del MIT y otras instituciones, liderados por Rohan Naidu, descubrieron que este objeto no era lo que parecía ser. Tenía el tamaño del Sistema Solar, brillaba con la intensidad de cien mil millones de soles, y su naturaleza desafiaba todo lo que se conocía sobre los objetos celestes.

El equipo no andaba buscando esto. Naidu y sus colegas estaban inmersos en un proyecto llamado "Espejismo o Milagro" (MoM), una investigación sistemática de las galaxias más antiguas del universo, aquellas que se formaron apenas cientos de millones de años después del Big Bang. Mientras examinaban las imágenes del James Webb en busca de estas galaxias primigenias, notaron algo que no encajaba: un punto que brillaba con un rojo intenso, diferente a cualquier otra cosa que hubieran visto. La mayoría de los objetos rojos en el espacio profundo lo son porque están rodeados de polvo cósmico, como el humo que tiñe el cielo durante los incendios forestales. Pero este objeto presentaba características que no concordaban con esa explicación simple.

Lo que intrigó más a los investigadores fue un patrón espectral específico: la luz desaparecía completamente en ciertas longitudes de onda, un fenómeno conocido como "ruptura de Balmer". Esta característica se asocia normalmente con atmósferas estelares densas, como la de Vega, una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno. Sin embargo, la ruptura que observaban en este objeto era la más profunda jamás registrada. Además, el análisis reveló que la luz contenía prácticamente solo hidrógeno y helio, sin rastros de metales u otros elementos. Era, en palabras de Naidu, "verdaderamente singular en muchos sentidos".

Para entender qué estaban viendo, el equipo ejecutó simulaciones computacionales de diferentes escenarios astrofísicos. Descubrieron que era posible crear ese color rojo característico usando únicamente hidrógeno, sin necesidad de polvo, si la capa de hidrógeno era lo suficientemente densa como para comportarse más como la superficie de una estrella gigantesca que como una nebulosa interestelar. Pero esto no explicaba el brillo extremo del objeto. Una estrella ordinaria, incluso una gigantesca, no podría producir tanta energía mediante fusión nuclear. Los agujeros negros, sin embargo, sí pueden generar energía en esas escalas, alimentándose del material que cae hacia ellos.

Cuando Naidu y sus colegas incorporaron un agujero negro activo en sus simulaciones, variando su masa y otros parámetros, encontraron la coincidencia más cercana con lo que el James Webb observaba. El escenario más probable era un objeto completamente nuevo: una estrella-agujero negro. En el centro, un agujero negro con una masa aproximadamente cien mil veces mayor que la del Sol. Rodeando este núcleo masivo, una densa envoltura de hidrógeno del tamaño del Sistema Solar, que se comporta como una atmósfera estelar pero a una escala espectacular. El objeto fue designado como MoM-BH*-1, aunque el equipo también lo llama "estrella de agujero negro - uno", una nomenclatura que sugiere que este es el primero de una nueva clase de objetos.

Lo que hace especialmente significativo este descubrimiento es que podría resolver un misterio que ha perseguido a los astrónomos desde que el James Webb comenzó a observar el universo profundo. Pequeños puntos rojos aparecen en casi todas las imágenes del telescopio, particularmente en el universo primitivo, pero desaparecen prácticamente en el universo moderno. Naidu y sus colegas sospechan que muchos de estos puntos podrían ser estrellas-agujero negro incrustadas en galaxias primitivas. Lo que hace único a MoM-BH*-1 es que la estrella-agujero negro es tan brillante que eclipsa completamente a su galaxia anfitriona, permitiendo a los astrónomos observar luz pura del objeto híbrido. Este descubrimiento abre la posibilidad de que estos objetos fueran más comunes en el universo primitivo de lo que se creía, y plantea nuevas preguntas sobre cómo se formaron y evolucionaron en los primeros momentos del cosmos.