Una nueva investigación teórica sugiere que el pequeño punto rojo observado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) puede ser un agujero negro con una explosión nuclear poco común, de corta duración pero altamente inestable.
El artículo de Yangyao Chen de la Universidad de Nanjing y Houjun Mo de la Universidad de Massachusetts revisa un fenómeno que ha intrigado a los científicos desde el debut del JWST.
Los astrónomos observaron alrededor de 350 objetos de color ligeramente rojo, que son particularmente inusuales por su aparente ausencia de rayos X, radio o radiación infrarroja. Tienen un espectro en forma de V, que se ilumina con luz ultravioleta y luz pero se atenúa en el medio, y también muestran amplias líneas de emisión asociadas con la actividad de los agujeros negros.
Las teorías actuales sugieren que el Pequeño Punto Rojo (LRD) es una protogalaxia, una protoestrella no metálica (también conocida como estrella de Población III) o una cuasi estrella. Se cree que la mayoría de ellos se formaron 600 millones de años después del Big Bang, o hace entre 13,2 y 12,2 mil millones de años.
Chen y Mo crearon un modelo de formación de galaxias basado en el marco cosmológico ΛCDM informado en estudios anteriores. Utilizando este modelo, los investigadores rastrearon lo que podría haber creado el LDR hace más de 13 mil millones de años y propusieron una especie de agujero negro como posible fuente.
Frenesí de retroalimentación en los albores del universo
La mayoría de las especies de agujeros negros observadas en el modelo se forman con corrimientos al rojo de 20 o más dentro de pequeños «minihalos» de la primera generación de estrellas del universo, menos de 200 millones de años después del Big Bang. Sin embargo, estas semillas son demasiado pequeñas para alimentar el LDR por sí solas.
Pero el crecimiento por acreción super-Eddington, en la que las semillas se alimentan hasta 10 veces su velocidad máxima teórica durante lo que los investigadores llaman una «explosión nuclear temporal», podría explicar el origen de la LDR.
«Nuestro modelo sugiere que es principalmente el crecimiento posterior a la siembra debido a explosiones nucleares transitorias lo que eleva las semillas de BH a un estado supergigante», escribieron los investigadores en su artículo.
Estos estallidos son períodos de actividad rápida e intensa causados por perturbaciones gravitacionales, como la fusión de dos galaxias. Esto desencadena el crecimiento de agujeros negros desbocados y una intensa formación de estrellas dentro de cúmulos nucleares compactos, produciendo un espectro distintivo en forma de V. Las estrellas jóvenes producen luz ultravioleta azul y los agujeros negros súper Eddington producen un brillo óptico rojo.
Aproximadamente mil millones de años después del Big Bang con corrimiento al rojo 5, el agujero negro crece de 100.000 a 1 millón de masas solares a través de repetidas explosiones nucleares y es visualmente identificable como un pequeño punto rojo.
Puede que haya muchos más LRD fuera del alcance de JWST.
Los investigadores quisieron enfatizar que las poblaciones surgieron independientemente del marco. «Nuestro modelo es el primero en incorporar de manera consistente la formación de semillas y la coevolución BH-galaxia-halo dentro de un contexto cosmológico, permitiendo el surgimiento de poblaciones LRD como una consecuencia natural del paradigma ΛCDM en lugar de como resultado de un ajuste fino».
El futuro del LRD está demostrando ser muy variable y algunos ya habrán sido absorbidos por cúmulos de galaxias. Otras galaxias que se desarrollan de forma aislada eventualmente comienzan a parecerse a galaxias enanas compactas u objetos como cúmulos globulares. El modelo también predijo la existencia de una población mucho mayor de agujeros negros menos visibles en una etapa de crecimiento violento que simplemente excede la extensión actual de JWST.
«En un artículo futuro presentaremos un análisis detallado de la relación entre LRD y las pequeñas galaxias enanas modernas», concluyen.
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