Una estrella con un agujero negro en su interior

Astrónomos han detectado un punto rojo extremadamente brillante en el universo primitivo. El objeto se asemeja a una estrella enorme, con un tamaño comparable al de nuestro sistema solar. Sin embargo, emite cien mil millones de veces más energía de la que cualquier estrella conocida podría producir físicamente; de hecho, tales niveles de energía se asemejan más a los que generaría un agujero negro.

Esta curiosa combinación sugiere que el punto rojo es un tipo de fuente astrofísica totalmente nueva. Los astrónomos la denominaron "estrella de agujero negro".

Durante años, los astrónomos han utilizado la expresión "pequeños puntos rojos" para estos cuerpos porque el telescopio espacial JWST les mostraba objetos para los que no encontraban un nombre más adecuado.

Recientemente se observaron que algunos de estos objetos se sitúan en el centro de galaxias jóvenes cuya luz ha viajado unos 12.000 millones de años —con un margen de error de mil millones— para llegar hasta nosotros. Dada su distancia y su tenue brillo, resulta difícil distinguir la luz de estas estrellas de agujero negro de la de la galaxia que las rodea, sobre todo teniendo en cuenta que probablemente exista allí una galaxia demasiado tenue para que el JWST pueda resolverla.

La interpretación de una "estrella con agujero negro" resulta convincente porque permite explicar simultáneamente varias observaciones que, de otro modo, serían difíciles de encajar. No obstante, sigue tratándose de una interpretación —no de una fotografía directa de un agujero negro dentro de una envoltura— y no es el único modelo que los investigadores están evaluando.

En la imagen de arriba se muestra, de izquierda a derecha: Una estrella común, un agujero negro y una estrella de agujero negro.

MoM-BH*-1

Fue seleccionado como objetivo debido a que presentaba un color excepcionalmente rojo y constituye el mejor ejemplo hasta la fecha de una estrella de agujero negro "desnuda" (esto significa que los astrónomos están bastante seguros de que existe de forma aislada en el espacio, en lugar de encontrarse dentro de una galaxia en formación) .

Por lo tanto, toda su luz se genera mediante la acreción de materia hacia el agujero negro situado en el centro de la nube. Aunque no podemos observar directamente este proceso de acreción debido a la nube de gas que lo oculta, dicha luz energiza la nube circundante desde el interior, provocando que brille de manera análoga a como la energía generada en el núcleo del Sol hace que sus capas externas emitan radiación.

El verdadero avance se produjo gracias a la espectroscopia, técnica mediante la cual los astrónomos descompusieron su luz en longitudes de onda individuales: La luz era extremadamente intensa, excepto por debajo de ciertas longitudes de onda, donde desaparecía por completo.

Esta caída abrupta en el espectro se conoce como "salto de Balmer", una señal asociada tradicionalmente a la absorción de fotones por parte de gas denso en las atmósferas de estrellas con una antigüedad de unos pocos cientos de millones de años. Vega, una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno, muestra exactamente este patrón.

El salto observado en MoM-BH*-1 es el más pronunciado que se ha visto jamás, lo que descarta que el origen sean estrellas "ordinarias", lo que hizo pensar que se estaba mirando un nuevo tipo de "atmósfera estelar", aunque a una escala espectacular.

Además, la luz del punto rojo apenas mostraba indicios de metales o de cualquier otro elemento que no fuera hidrógeno y helio.

El espectro también presentaba una emisión amplia y compleja de hidrógeno-beta, así como absorción en múltiples líneas de hidrógeno.

La Hipótesis

Para descifrar cuál podría ser el origen del punto rojo, el equipo realizó simulaciones de diversos escenarios con el fin de determinar qué combinación de características astrofísicas podría generar el color distintivo de dicho punto.

Se preguntaron si era posible crear algo tan rojo utilizando únicamente hidrógeno, sin nada de polvo. Para su sorpresa, resulta que sí es posible, siempre que se disponga de una "pantalla de hidrógeno" extremadamente densa; tan densa que se asemeja más a la superficie de una estrella gigantesca.

De confirmarse esta hipótesis, se explicarían tanto el salto de Balmer —que bloquea la luz— como la ausencia de elementos distintos al hidrógeno y al helio observada por los astrónomos. Sin embargo, esto no bastaba para explicar el brillo extremo del objeto.

Estamos ante algo que se parece a una estrella, pero que es cien mil millones de veces más brillante. Esto significa que su energía no puede provenir de la fusión nuclear, que es el proceso que alimenta a todas las estrellas que conocemos.

En cambio, los agujeros negros generan energía habitualmente a las escalas observadas por el equipo.

A partir de simulaciones publicadas en un estudio en Nature, identificaron la coincidencia más precisa y concluyeron que el escenario más probable para explicar el punto rojo es una estrella de agujero negro. En concreto, es probable que el objeto albergue un agujero negro central con una masa unas 100.000 veces superior a la del Sol. Este núcleo potente está rodeado por una densa nube de hidrógeno, similar a la de una estrella, cuyo tamaño es aproximadamente el del sistema solar.

Otras Hipótesis

También existe una alternativa estelar seria: Un estudio publicado en The Astrophysical Journal descubrió que una estrella supermasiva sin metales de alrededor de un millón de masas solares podría reproducir la forma espectral y la luminosidad de MoM-BH*-1. Un objeto así sería en sí mismo exótico, de vida corta y estrechamente relacionado con la formación de agujeros negros.

La población de los "pequeños puntos rojos" también podría ser diversa: Algunos objetos podrían ser estrellas de agujeros negros, otros podrían combinar un núcleo central con una cantidad considerable de luz de la galaxia anfitriona y unos pocos podrían surgir de otras configuraciones poco comunes.

MoM-BH*-1 no ha resuelto el misterio de los "pequeños puntos rojos"; ha transformado una vaga mancha roja en una hipótesis física concreta que los astrónomos pueden ahora intentar estudiar.

Fuentes: mit.edu, spacedaily.com, space.com, astrobackyard.com