James Webb descubre una «estrella agujero negro» del tamaño del Sistema Solar

Los astrónomos han descubierto lo que podría ser un tipo de objeto astrofísico completamente nuevo: una «estrella de agujero negro» que combina un agujero negro masivo con una enorme envoltura de gas similar a la de una estrella. El objeto, denominado MoM-BH*-1, fue detectado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA en el universo primigenio, apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang.

El objeto se presenta como un punto rojo extremadamente brillante, aproximadamente del tamaño de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, se estima que su producción de energía es 100 000 millones de veces mayor que la de cualquier estrella ordinaria, lo que hace imposible que la fusión nuclear convencional sea su fuente de energía. En su lugar, los investigadores creen que el objeto se alimenta de un agujero negro central rodeado por una enorme y densa nube de gas hidrógeno.

«Creemos que hay un agujero negro central con una masa 100 000 veces superior a la del Sol», afirmó el autor principal, Rohan Naidu, becario Hubble de la NASA y becario Pappalardo en el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT. El agujero negro estaría rodeado por una amplia envoltura de gas de un tamaño aproximado al del Sistema Solar, lo que confiere al objeto su aspecto estelar.

El descubrimiento se realizó en el marco del estudio Mirage o Miracle (MoM), que analizaba las observaciones del JWST en busca de algunas de las galaxias más antiguas del universo. Los investigadores observaron que una fuente especialmente brillante presentaba un aspecto inusual debido a su intenso color rojo.

A menudo se considera que los objetos rojos en las imágenes del espacio profundo están rodeados de polvo, lo que puede alterar el color aparente de su luz. Sin embargo, MoM-BH*-1 mostraba otras características inusuales. Su luz presentaba una ruptura de Balmer excepcionalmente profunda, una característica espectral asociada al gas denso que absorbe fotones en las atmósferas estelares. Además, el objeto apenas mostraba rastros de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

A continuación, los investigadores realizaron simulaciones de diferentes configuraciones posibles para determinar qué podría producir el espectro y el brillo característicos del objeto. Descubrieron que una envoltura extremadamente densa de hidrógeno podría explicar las características espectrales inusuales, pero no la extraordinaria cantidad de energía que se emitía.

Resultó que la pieza que faltaba era un agujero negro. Al añadir a sus modelos un agujero negro en proceso de acreción activa y variar su masa y otros parámetros, los investigadores encontraron una configuración que se ajustaba muy bien a las observaciones del JWST. Sus simulaciones sugieren que MoM-BH*-1 contiene un agujero negro aproximadamente 100 000 veces más masivo que el Sol, rodeado por una densa envoltura de hidrógeno del tamaño aproximado del Sistema Solar.

El objeto propuesto es fundamentalmente diferente tanto de una estrella ordinaria como de un agujero negro convencional. En una estrella normal, la fusión nuclear proporciona la energía, mientras que el gas circundante forma el cuerpo estelar. En una estrella de agujero negro, el agujero negro en proceso de acreción actúa como fuente de energía, mientras que el denso gas circundante crea una envoltura exterior similar a la de una estrella. La ilustración adjunta al material del MIT contrasta las tres estructuras, mostrando cómo la envoltura de la estrella de agujero negro se extiende hasta alcanzar, aproximadamente, la escala del Sistema Solar.

Este descubrimiento también podría ayudar a explicar uno de los mayores misterios planteados por el JWST: los numerosos «pequeños puntos rojos» que aparecen en las observaciones del universo primitivo. Estos objetos son extremadamente comunes en las imágenes del JWST, pero parecen haber desaparecido en gran medida del universo actual.

Los investigadores sospechan que muchos de estos pequeños puntos rojos podrían ser, en realidad, estrellas de agujero negro incrustadas en galaxias primitivas. MoM-BH*-1 resulta inusual porque es tan brillante que, de hecho, eclipsa a su galaxia anfitriona, lo que permite a los astrónomos observar lo que el equipo describe como luz casi pura de una estrella de agujero negro.

El estudio, titulado «Un agujero negro envuelto en gas y enrojecido por el gas en el amanecer cósmico», se ha publicado en *Nature*. Si esta interpretación se confirma mediante nuevas observaciones, las estrellas-agujero negro podrían ofrecer una nueva explicación sobre cómo se formaron y evolucionaron los agujeros negros masivos en el universo primitivo.