El JWST halla agujeros negros y galaxias que desafían la cosmología

El telescopio espacial James Webb ha revelado cientos de enigmáticos "pequeños puntos rojos" que comenzaron a aparecer unos 650 millones de años después del Big Bang, desafiando la comprensión de los astrónomos sobre el universo temprano. Estos objetos, nunca vistos antes de que el telescopio entrara en funcionamiento en 2022, se suman a otros misterios, como agujeros negros que parecen imposiblemente grandes para su edad y galaxias antiguas que contradicen las teorías establecidas sobre la evolución cósmica.

La astrofísica Charlotte Mason, del Centro del Amanecer Cósmico en Copenhague, analizó el espectro de luz de uno de estos pequeños puntos rojos. Si los objetos son agujeros negros envueltos en densas nubes de gas, parte de la luz debería verse alterada al atravesar el gas, pero el análisis de su equipo no mostró tal efecto. Mason ahora sospecha que el gas podría ser grumoso, con huecos que permiten escapar la luz, lo que se ajustaría mejor a las observaciones.

Los agujeros negros detectados por el JWST en el universo temprano tienen masas de hasta mil millones de veces la del Sol, lo que supone un gran desafío para los teóricos. "Para hacerlos tan grandes tan rápido, hay que hacer malabares", dijo Jenny Greene, astrofísica de la Universidad de Princeton. El colapso estelar estándar produciría agujeros negros semilla de unas 100 masas solares, pero alcanzar mil millones de masas solares rápidamente requiere una "alimentación forzada" más allá del límite de Eddington. Simulaciones recientes indican que la acreción super-Eddington podría ocurrir si el disco de acreción se expande, permitiendo que el gas fluya a velocidades extraordinarias. En 2024, el JWST observó un agujero negro de unos 1.500 millones de años después del Big Bang acreciendo a 40 veces el límite de Eddington.

Otro pequeño punto rojo, que data de unos 750 millones de años después del Big Bang y que fue lenteado gravitacionalmente por un cúmulo de galaxias en primer plano, fue identificado como un agujero negro supermasivo "desnudo" de aproximadamente 50 millones de masas solares. Al carecer de estrellas circundantes discernibles, este objeto podría haberse formado mediante el colapso directo de una nube de gas, en lugar de a partir de una semilla estelar.

Las galaxias tempranas también son sorprendentemente brillantes. Rachel Somerville, investigadora principal del Instituto Flatiron, presentó nuevas simulaciones en una reunión en Helsingør, Dinamarca, en abril de 2026. Explicó que la formación estelar se acelera significativamente unos 420 millones de años después del Big Bang, y que hacia los 550 millones de años emerge una "galaxia bonita". La galaxia más antigua encontrada por el JWST existió solo 280 millones de años después del Big Bang. Las explicaciones propuestas para el brillo incluyen una formación estelar más eficiente, estallidos periódicos o la creación de estrellas extremadamente masivas.

El instrumento de infrarrojo medio del JWST ha revelado que las galaxias tempranas son inesperadamente diversas. Algunas parecen haber limpiado el gas y el polvo, mostrando solo estrellas desnudas, mientras que otras permanecen ricas en gas. Un exceso de nitrógeno en ciertas galaxias sugiere la presencia de muchas estrellas muy masivas que explotaron como supernovas, sembrando las galaxias con este elemento.

Estas observaciones se conectan con la época de reionización, cuando la radiación de las primeras galaxias y agujeros negros ionizó el hidrógeno neutro, poniendo fin a la edad oscura cósmica. Se cree que las primeras estrellas, cientos o miles de veces más masivas que el Sol, forjaron elementos pesados y los dispersaron mediante supernovas. "Estamos mirando hacia atrás a lo que nos creó", dijo Lise Christensen, astrofísica del Centro del Amanecer Cósmico.