MoM-BH*-1 podría esconder un agujero negro de 100.000 masas solares

MoM-BH*-1 es una fuente compacta y extraordinariamente brillante del primer universo. El telescopio espacial James Webb la detectó durante el estudio Mirage or Miracle —de ahí las siglas MoM— y la observa tal como era unos 660 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos no creen que sea una estrella convencional. La interpretación principal es que se trata de un agujero negro que está absorbiendo materia con rapidez y que se encuentra rodeado por una envoltura de gas tan densa que el conjunto adquiere una apariencia parecida a la de una estrella.

El nombre «estrella de agujero negro» describe el aspecto y el comportamiento que podría tener el objeto; no confirma que haya un agujero negro dentro de una estrella normal. La hipótesis se basa en la combinación de su espectro, su brillo, su color y la comparación con modelos físicos.

Por qué no parece una estrella normal

Las estrellas ordinarias producen energía mediante la fusión nuclear en su interior. MoM-BH*-1, en cambio, emite una cantidad de energía que supera por mucho lo que podría generar una estrella alimentada únicamente por fusión: las estimaciones la sitúan en torno a 100.000 millones de veces por encima de cualquier estrella conocida.

Ese nivel de luminosidad apunta a otra fuente de energía: la liberada por la materia cuando cae hacia un agujero negro. La gravedad convierte la caída del gas en calor y radiación, un proceso mucho más energético que la fusión estelar en un objeto de este tipo.

El espectro también resulta inusual. Presenta uno de los saltos de Balmer más profundos observados, emisiones de hidrógeno anchas y complejas, y fuertes señales de absorción en varias líneas de Balmer. Además, hay pocos indicios de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. En conjunto, estas características encajan mejor con un entorno de gas extremadamente denso, turbulento y relativamente primitivo que con el espectro despejado de una estrella o de un núcleo galáctico activo típico.

Cómo funcionaría una «estrella de agujero negro»

Según el modelo propuesto, en el centro habría un agujero negro de aproximadamente 100.000 masas solares que consume materia a gran velocidad. El gas que cae libera energía gravitatoria y calienta la envoltura que lo rodea.

Esa envoltura actuaría como una especie de «pseudo-fotosfera»: una superficie aparente similar a la de una estrella, aunque el motor energético no sería la fusión, sino la acreción sobre el agujero negro. El gas podría extenderse a escalas comparables a las del sistema solar, aunque su estructura exacta depende del modelo utilizado.

Los modelos que combinan un agujero negro en acreción con una envoltura densa de hidrógeno reproducen mejor el brillo y el color observados por el James Webb que una explicación basada en una estrella convencional.

El color rojo tampoco tendría que deberse necesariamente al polvo. La radiación del agujero negro central puede ser absorbida, dispersada y reemitida por el gas circundante. Al escapar, parte de esa luz se desplaza hacia longitudes de onda más largas y se ve más roja.

La posible conexión con los «pequeños puntos rojos» del James Webb

Una de las sorpresas del James Webb ha sido la detección de numerosos objetos pequeños, rojos y luminosos en el universo temprano. Se los conoce informalmente como «pequeños puntos rojos» —little red dots— y su naturaleza sigue siendo objeto de debate debido a su aspecto compacto y sus espectros poco habituales.

MoM-BH*-1 resulta especialmente interesante porque la emisión atribuida al agujero negro podría dominar por completo la luz de su galaxia anfitriona. En sistemas menos aislados, una envoltura de gas similar podría hacer que agujeros negros jóvenes y en rápido crecimiento parecieran pequeños objetos estelares en las observaciones infrarrojas.

En ese escenario, los pequeños puntos rojos no formarían una única población convencional de estrellas. Podrían ser agujeros negros rodeados de densos caparazones de gas, una fase temprana de crecimiento que también ayudaría a explicar cómo aparecieron agujeros negros muy masivos tan pronto en la historia cósmica. Sin embargo, MoM-BH*-1 por sí sola no demuestra toda la trayectoria de crecimiento de los agujeros negros supermasivos posteriores.

Por qué podría no emitir rayos X detectables

Un agujero negro en acreción que estuviera relativamente expuesto debería producir una intensa radiación de alta energía, incluidos rayos X. Pero una envoltura gruesa de gas puede cambiar radicalmente lo que llega hasta nosotros. Los rayos X generados cerca del agujero negro podrían ser absorbidos o dispersados repetidamente antes de salir. Parte de su energía se redistribuiría entonces en radiación ultravioleta e infrarroja de menor energía.

Este mecanismo ofrece una explicación plausible para que MoM-BH*-1 y otros pequeños puntos rojos sean brillantes en las observaciones infrarrojas del James Webb y, al mismo tiempo, débiles o indetectables en rayos X. Aun así, se trata de una interpretación compatible con los modelos de agujeros negros envueltos en gas, no de una medición directa que demuestre el destino de cada fotón de rayos X ausente.

Por qué la clasificación todavía no está confirmada

La afirmación se basa en pruebas indirectas. El James Webb ha medido la luz de MoM-BH*-1, pero no ha obtenido una imagen directa de un agujero negro dentro de una envoltura de gas. Tampoco existe, por ahora, una única característica espectral que descarte de manera inequívoca todas las explicaciones alternativas.

Todavía deben compararse con los datos otras combinaciones de una galaxia compacta, gas inusual, polvo, poblaciones estelares y actividad de un agujero negro oculto. Por eso, que el modelo de la «estrella de agujero negro» sea la mejor explicación disponible no equivale a una identificación definitiva.

Nuevas observaciones del James Webb podrían buscar las características espectrales predichas, precisar la densidad y la composición del gas, medir mejor el tamaño de la fuente, detectar posibles variaciones de brillo y comparar MoM-BH*-1 con una muestra más amplia de pequeños puntos rojos. Esas pruebas ayudarán a determinar si se trata de un objeto de transición excepcional o de un ejemplo de una población más extendida de agujeros negros envueltos en gas durante el amanecer cósmico.

En resumen

MoM-BH*-1 se entiende mejor, por ahora, como una candidata a «estrella de agujero negro»: un agujero negro de aproximadamente 100.000 masas solares que se alimenta con rapidez y cuya envoltura densa de hidrógeno hace que el sistema brille como una enorme estrella roja. Su luminosidad extrema y sus peculiares rasgos de Balmer favorecen esta interpretación, mientras que la misma envoltura podría explicar tanto su color como la debilidad de su señal en rayos X. Pero sigue siendo una inferencia basada en modelos, no una nueva clase de objeto celeste confirmada.