Por primera vez, astrónomos detectan posibles estrellas gigantes con agujeros negros en su interior

Un objeto recién descubierto, apodado The Cliff, podría resolver uno de los grandes enigmas planteados por las primeras observaciones del universo distante realizadas con el telescopio espacial James Webb.

Interpretación artística de una estrella agujero negro (no a escala). El recorte revela el agujero negro central con su disco de acreción circundante. Lo que hace que esto sea una estrella agujero negro es el envoltorio de gas turbulento que la rodea. Esta configuración puede explicar lo que los astrónomos observan en el objeto que están llamando «The Cliff». Crédito: MPIA/HdA/T. Müller/A. de Graaff.

En el verano de 2022, menos de un mes después de que el Webb comenzara a producir sus primeras imágenes científicas, los astrónomos observaron algo inesperado: pequeños puntos rojos. Estos objetos extremadamente compactos y de color muy rojo fueron captados por el telescopio con una sensibilidad nunca antes vista, y parecían ser numerosos.

Los astrónomos descubrieron lo que parecía ser una nueva población de objetos astronómicos, que hasta entonces habían eludido al telescopio Hubble. Lo sorprendente es que estos puntos rojos emiten luz principalmente en el rango del infrarrojo medio, un tipo de radiación que el Hubble no puede detectar, pero que el Webb está diseñado para observar.

El descubrimiento mostró que estos objetos se encontraban muy distantes, a una distancia tal que su luz había tardado 12 mil millones de años en llegar a nosotros, es decir, los observamos tal como eran solo 1.800 millones de años después del Big Bang.

Al principio, los astrónomos interpretaron los enigmáticos puntos rojos como galaxias jóvenes extremadamente ricas en estrellas, cuya luz se había «enrojecido» debido a grandes cantidades de polvo circundante. Sin embargo, algunos modelos propuestos para explicar esta observación presentaban serias dificultades. La cantidad de estrellas en estas supuestas galaxias era tan grande que cuestionaba los modelos tradicionales de formación de galaxias, pues sería difícil explicar cómo pudieron formarse tantas estrellas en tan poco tiempo.

Otros investigadores, empero, propusieron que los pequeños puntos rojos podrían ser núcleos galácticos activos, es decir, agujeros negros supermasivos rodeados por discos de acreción de materia. Aunque esta interpretación también tenía limitaciones —como la necesidad de agujeros negros de masas extremadamente grandes—, había consenso en que se requerían más datos para resolver el misterio.

Agujeros negros estrella

El avance llegó en 2024 con la observación de The Cliff, un objeto que los astrónomos encontraron particularmente intrigante. Su espectro, con una característica ruptura en el rango ultravioleta —conocida como «ruptura de Balmer»— no coincidía con ninguna de las interpretaciones previas, pero sí mostraba una sorprendente similitud con las características de una estrella individual.

Este descubrimiento llevó a los científicos a proponer una nueva clase de objeto: las «estrellas agujero negro» (BH*). Estas serían combinaciones de un agujero negro supermasivo con un entorno de gas hidrógeno muy denso y turbulento, que no estaría formado por un proceso de fusión nuclear como en las estrellas, pero que tendría una apariencia similar debido al calor generado por el agujero negro.

La ruptura de Balmer observada en The Cliff a una longitud de onda ultravioleta de aproximadamente 0.36 micrómetros. Crédito: De Graaff et al., A&A, 2025.

Los modelos actuales sugieren que estos «agujeros negros estrella» podrían explicar fenómenos observados en el universo temprano, como el rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos en las primeras galaxias. Sin embargo, este descubrimiento también abre nuevas preguntas que aún necesitan respuesta: ¿Cómo se formaron estas estrellas agujero negro? ¿Cómo se mantiene el gas que las rodea a lo largo del tiempo?

Con estas incógnitas en mente, los astrónomos tienen previsto realizar más observaciones con el Webb en lo que queda de 2025 para estudiar en profundidad estos puntos rojos y confirmar si las estrellas agujero negro son, de hecho, la clave para entender cómo se formaron las primeras galaxias del universo. Solo con futuras observaciones podremos desvelar los secretos de estos misteriosos objetos cósmicos.

El estudio completo de este hallazgo ha sido publicado en Astronomy & Astrophysics.

Fuente: MPIA. Edición: MP.