Colisiones estelares en el universo primitivo podrían explicar el origen de los agujeros negros supermasivos

Desde que el telescopio espacial James Webb empezó a mirar el cosmos en infrarrojo, ha detectado agujeros negros gigantescos, con masas de millones de soles, en un universo que apenas tenía entre 400 y 500 millones de años. Ese hallazgo incomoda a los astrónomos desde hace tiempo, porque los modelos cosmológicos tradicionales no daban a esos objetos tiempo material para crecer tanto.

El razonamiento clásico es sencillo. Un agujero negro suele nacer cuando una estrella masiva colapsa al final de su vida, y después crece despacio, devorando gas, polvo y otras estrellas. Es un proceso que lleva miles de millones de años. Que existieran agujeros negros supermasivos tan cerca del Big Bang rompía ese esquema.

Ahora un estudio liderado por astrofísicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), publicado en The Astrophysical Journal, propone una salida: esos agujeros negros habrían nacido de colisiones entre estrellas. La autora principal, la investigadora Claire Williams, describe un universo muy distinto al de la Vía Láctea actual. En el amanecer cósmico no había grandes galaxias espirales, sino regiones donde se formaban cúmulos estelares extremadamente densos.

En esos cúmulos las estrellas estaban tan apiñadas que la gravedad las obligaba a interactuar de forma constante, como en una partida de billar a escala cósmica. Las simulaciones por ordenador del equipo de UCLA indican que, en esos entornos, las estrellas no solo chocaban, sino que entraban en lo que los autores llaman fusión descontrolada. En lugar de destruirse, muchas se unían repetidamente tras colisionar a baja velocidad y daban lugar a Estrellas Muy Masivas (VMS, por sus siglas en inglés), con una masa que supera con creces la de cien soles juntos.

Williams considera que quizá el resultado más extraño de las simulaciones es que las estrellas pueden seguir fusionándose dentro del cúmulo hasta formar una sola, gigantesca, con una masa equivalente a la de todo el cúmulo. Según explica, cuando una estrella de esa magnitud llega al final de su vida, los modelos sugieren que no le queda más remedio que colapsar sobre sí misma y formar un agujero negro masivo.

Esos agujeros negros de masa intermedia serían las "semillas" tan buscadas. Al fusionarse entre sí y absorber materia a un ritmo frenético, darían lugar a los supermasivos que observamos hoy. Williams añade que, en su modelo, los cúmulos densos son un lugar de nacimiento natural para esas semillas, y que el mismo entorno que da origen al agujero negro puede aportar después las estrellas y el gas que alimentan su crecimiento.

La teoría también aspira a aclarar otro enigma del James Webb: los llamados Pequeños Puntos Rojos (Little Red Dots). Aparecen como diminutos puntos rojos en las imágenes de campo profundo y se cree que son agujeros negros en rápido crecimiento. Sin embargo, carecen de las potentes emisiones de rayos X que suelen acompañar a estos objetos cuando devoran materia, y de ahí el interrogante que mantiene ocupada a la comunidad astronómica.

Queda por ver si nuevas observaciones respaldan lo que por ahora son simulaciones. La propuesta de UCLA necesitará confirmación observacional independiente antes de dar por resuelto el origen de los primeros agujeros negros supermasivos.