El telescopio James Webb reveló algo nunca antes visto: numerosos objetos rojos que parecen pequeños en el cielo
Los investigadores de la NASA han usado los datos de James Webb y están desconcertados por la naturaleza de unos objetos rojos, el motivo de sus colores únicos y lo que transmiten sobre el universo primitivo.
En diciembre de 2022, menos de seis meses después de iniciar sus operaciones científicas, el telescopio espacial James Webb de la NASA reveló algo nunca antes visto: numerosos objetos rojos que parecen pequeños en el cielo, a los que los científicos pronto llamaron “pequeños puntos rojos” (LRD, por sus siglas en inglés). Aunque estos puntos son bastante abundantes, los investigadores están desconcertados por su naturaleza, el motivo de sus colores únicos y lo que transmiten sobre el universo primitivo.
Misteriosos y lejanos objetos celestes
Un equipo de astrónomos recopiló recientemente una de las muestras más grandes de LRD hasta la fecha, casi todas las cuales existieron durante los primeros 1.500 millones de años después del Big Bang. Descubrieron que una gran fracción de los LRD en su muestra mostraba signos de contener agujeros negros supermasivos en crecimiento.
“Estamos desconcertados por esta nueva población de objetos que ha descubierto Webb. No vemos análogos de ellos con corrimientos al rojo más bajos , por lo que no los habíamos visto antes de Webb”, dijo Dale Kocevski de Colby College en Waterville, Maine, y autor principal del estudio. “Se está realizando una cantidad sustancial de trabajo para tratar de determinar la naturaleza de estos pequeños puntos rojos y si su luz está dominada por agujeros negros en acreción”.
Un posible vistazo al crecimiento inicial de los agujeros negros
Un factor que contribuyó significativamente al gran tamaño de la muestra de LRD del equipo fue el uso de datos Webb disponibles públicamente. Para comenzar, el equipo buscó estas fuentes rojas en el sondeo Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) antes de ampliar su alcance a otros campos heredados extragalácticos, incluidos el JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) y el sondeo Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public (NGDEEP) .
La metodología utilizada para identificar estos objetos también difería de estudios anteriores, lo que dio como resultado que el censo abarcara un amplio rango de corrimientos al rojo. La distribución que descubrieron es intrigante: los LRD surgen en grandes cantidades alrededor de 600 millones de años después del Big Bang y experimentan un rápido declive en cantidad alrededor de 1.500 millones de años después del Big Bang.
El equipo se fijó en el proyecto Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES) para obtener datos espectroscópicos de algunos de los LRD de su muestra. Descubrieron que alrededor del 70 por ciento de los objetivos mostraban evidencia de gas en órbita a 1.000 kilómetros por segundo, una señal de un disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo. Esto sugiere que muchos LRD son agujeros negros en proceso de acreción, también conocidos como núcleos galácticos activos (AGN) .
“Lo más interesante para mí son las distribuciones de corrimiento al rojo. Estas fuentes muy rojas y de alto corrimiento al rojo básicamente dejan de existir en un punto determinado después del Big Bang”, dijo Steven Finkelstein, coautor del estudio en la Universidad de Texas en Austin. “Si son agujeros negros en crecimiento, y creemos que al menos el 70 por ciento de ellos lo son, esto indica una era de crecimiento de agujeros negros ocultos en el universo temprano”.
La investigación del equipo respalda el argumento de que gran parte de la luz que proviene de estos objetos proviene de agujeros negros en proceso de acreción y no de estrellas. Menos estrellas significa galaxias más pequeñas y livianas que pueden entenderse con las teorías existentes.
“Así es como se resuelve el problema de la destrucción del universo”, dijo Anthony Taylor, coautor del estudio de la Universidad de Texas en Austin.
Cada vez más curioso
Aún hay mucho que debatir, ya que los LRD parecen suscitar aún más preguntas. Por ejemplo, sigue siendo una pregunta abierta por qué los LRD no aparecen en corrimientos al rojo más bajos. Una posible respuesta es el crecimiento de dentro hacia fuera: a medida que la formación de estrellas dentro de una galaxia se expande hacia afuera desde el núcleo, las supernovas depositan menos gas cerca del agujero negro en acreción y este se vuelve menos oscuro. En este caso, el agujero negro se deshace de su envoltura de gas, se vuelve más azul y menos rojo y pierde su condición de LRD.
Además, los LRD no son brillantes en luz de rayos X, lo que contrasta con la mayoría de los agujeros negros con corrimientos al rojo más bajos. Sin embargo, los astrónomos saben que a ciertas densidades de gas, los fotones de rayos X pueden quedar atrapados, lo que reduce la cantidad de emisión de rayos X. Por lo tanto, esta cualidad de los LRD podría respaldar la teoría de que se trata de agujeros negros muy oscurecidos.
El equipo está adoptando múltiples enfoques para comprender la naturaleza de los LRD, incluido el examen de las propiedades del infrarrojo medio de su muestra y la búsqueda amplia de agujeros negros en proceso de acreción para ver cuántos cumplen los criterios de los LRD. Obtener espectroscopia más profunda y realizar observaciones de seguimiento seleccionadas también será beneficioso para resolver este "caso abierto" sobre los LRD.
“Siempre hay dos o más formas posibles de explicar las propiedades confusas de los pequeños puntos rojos”, dijo Kocevski. “Es un intercambio continuo entre modelos y observaciones, para encontrar un equilibrio entre lo que se alinea bien entre los dos y lo que entra en conflicto”.