Un equipo de astrónomos liderado por Vasily Kokorev de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, identificó un punto llamado GLIMPSE-17775. Tras analizar minuciosamente el espectro del punto, capturado por el Telescopio Espacial James Webb, el espectro más profundo obtenido hasta la fecha de un pequeño punto rojo, el equipo de investigación identificó múltiples indicios que respaldan la interpretación de que GLIMPSE-17775 es un agujero negro supermasivo envuelto en una densa capa de gas parcialmente ionizado.
Poco después de que Webb comenzara sus operaciones científicas, descubrió un nuevo y misterioso tipo de objeto en el Universo primitivo, abundantes objetos rojos que surgieron unos 600 millones de años después del Big Bang. Los científicos han explorado diversas explicaciones para estos pequeños puntos rojos, incluyendo el escenario de una estrella de agujero negro. Una serie de circunstancias afortunadas propiciaron este elaborado espectro de un pequeño punto rojo.
Este pequeño punto rojo fue incluido afortunadamente en los esfuerzos de obtención de imágenes y espectroscopia de Webb para un proyecto que buscaba estrellas de población III y galaxias débiles en el cúmulo de galaxias ACO S 1063 o Abell S1063, que se localiza en dirección a la Constelación de Grus. Este pequeño punto rojo está más lejos que el cúmulo de galaxias y se magnifica por efecto de una lente gravitacional. GLIMPSE-17775 tiene un corrimiento al rojo cosmológico de 3,5, lo que significa que existió aproximadamente 1.800 millones de años después del Big Bang.
Si bien el telescopio Webb proporcionó un espectro de 30 horas del pequeño punto rojo, el efecto de la lente gravitacional lo hizo equivalente a 80 horas de observación. Esta combinación de la sensibilidad infrarroja y la propia lente de la naturaleza amplificó la cantidad de detalles que se pudieron obtener de GLIMPSE-17775. El resultado fueron más de 40 líneas espectrales de esta pequeña fuente roja, lo que constituye el espectro de LRD más detallado hasta la fecha.
Los datos espectroscópicos contienen múltiples líneas que respaldan la interpretación de que el pequeño punto rojo GLIMPSE-17775 es una estrella con agujero negro, un agujero negro que crece envuelto en un denso capullo de gas, que está reprocesando la luz emitida desde las proximidades del agujero negro y produciendo las características que se ven en el espectro.
Entre las más de 40 líneas que el equipo detectó en el espectro de GLIMPSE-17775, se encontraron varios indicadores independientes que coinciden con el escenario de una estrella con agujero negro. Por ejemplo, el equipo descubrió que muchas de las líneas espectrales, como las de hidrógeno, oxígeno y helio, no se ajustan a un modelo simple de una nube de gas en rotación. En cambio, el modelo que mejor se ajusta incluye un efecto de ensanchamiento conocido como dispersión de electrones, una señal inequívoca de que una densa capa de gas envuelve esta fuente.
La intensidad y la relación entre ciertas líneas espectrales, especialmente las 16 líneas de hierro que componen lo que el equipo ha denominado un bosque de hierro, y ciertas líneas de oxígeno, requieren una fuente de alta energía para su creación, como un agujero negro en rápida acreción. Además, los astrónomos observaron la fluorescencia y la absorción de helio en el espectro, lo que sugiere la presencia de un medio denso que envuelve una fuente potente.
El escenario de la estrella con agujero negro no solo encaja con GLIMPSE-17775, sino que también explica por qué la mayoría de los pequeños puntos rojos son débiles en rayos X, ya que cualquier emisión de este tipo probablemente sea absorbida por el denso capullo de gas.
Un elemento que faltaba en el rompecabezas de GLIMPSE-17775 era la parte del espectro que revelaría lo que se conoce como una ruptura de Balmer, o una fuerte caída en la luz emitida, característica distintiva de los pequeños puntos rojos. Para comprender mejor este pequeño punto rojo, los investigadores incorporaron datos complementarios de dos programas de observación que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble, los programas Campos Fronterizos y BUFFALO.
Los datos de Webb y Hubble en conjunto ayudan a explicar por qué la discontinuidad de Balmer es más débil que la que se suele encontrar en otros puntos rojos pequeños, una galaxia anfitriona gigante rodea a GLIMPSE-17775. Aunque la galaxia anfitriona de un punto rojo pequeño no es algo que se haya visto habitualmente a tal escala, pero no es incompatible con el modelo de capullo de gas denso. El modelo de estrella con agujero negro para los puntos rojos pequeños atribuye el exceso de luz azul a las estrellas de la galaxia anfitriona.
Cuando Webb descubrió por primera vez los puntos rojos pequeños, algunos investigadores pensaron que estos objetos habían revolucionado la cosmología, sin estar seguros de cómo las galaxias podrían haber crecido tanto y tan rápido en el Universo primitivo para explicar toda esta luz procedente de sus estrellas. Sin embargo, el equipo cree que la pieza del rompecabezas de GLIMPSE-17775 encaja perfectamente en el marco existente de la historia evolutiva del Universo, porque las masas de los agujeros negros no necesitan ser tan grandes para explicar las amplias líneas de emisión. En esta imagen el norte está 62,9º a la izquierda de la vertical.
