Puntos Rojos descubiertos por telescopio Webb podrían revelar cómo se formaron agujeros negros gigantes tras el Big Bang

El lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA en 2021 amplió el horizonte de observación del universo temprano, revelando eventos cósmicos ocurridos apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang, según información del Centro de Computación Avanzada de Texas (TACC). Entre los descubrimientos más sorprendentes se encuentran agujeros negros supermasivos que alcanzan 100 millones de veces la masa del Sol.

"Encontrar agujeros negros en el universo temprano es una sorpresa porque va en contra del modelo estándar de cómo el universo está construyendo estructura desde piezas pequeñas, o 'semillas ligeras', hasta piezas grandes o 'semillas pesadas'", dijo Volker Bromm, profesor de astronomía en la Facultad de Ciencias Naturales y codirector del Centro de Frontera Cósmica en la Universidad de Texas en Austin, según TACC.

Bromm coescribió un estudio sobre objetos astronómicos curiosos descubiertos por el JWST llamados Puntos Rojos Pequeños (LRD, por sus siglas en inglés), publicado en la revista Astrophysical Journal en febrero de 2026, según TACC.

Los LRD son extremadamente compactos y emiten luz altamente desplazada hacia el rojo con características espectrales inusuales que desafían una explicación sencilla, según TACC. Bromm y sus colegas compararon y encontraron buena concordancia entre los datos de LRD del JWST y modelos que empleaban una hipótesis de "semilla pesada" de formación de agujeros negros.

Los astrónomos llaman a las semillas pesadas Agujeros Negros de Colapso Directo (DCBH, por sus siglas en inglés), que se hipotetiza se forman a partir del colapso rápido de enormes nubes primordiales de gas de hidrógeno y helio, según TACC. Esta línea de pensamiento contrasta con la hipótesis de "semilla ligera" de formación de agujeros negros, un proceso más lento donde una estrella masiva agota todo su combustible nuclear y colapsa en un agujero negro remanente, con una masa de unas pocas decenas a 100 veces la del Sol.

"Los Puntos Rojos Pequeños ahora se cree que están alimentados por agujeros negros supermasivos rodeados por un capullo masivo, una nube de gas de material de alta densidad", dijo Bromm, según TACC.

Bromm aseguró asignaciones en las supercomputadoras Lonestar6 y Stampede3 en TACC a través del programa de Ciberinfraestructura de Investigación del Sistema de la Universidad de Texas, abriendo la puerta para que investigadores de todo el Sistema UT aprovechen el poder de computación avanzada de clase mundial, según TACC.

Bromm utilizó las supercomputadoras para desarrollar modelos que comenzaron con condiciones iniciales de cómo era el universo aproximadamente medio millón de años después del Big Bang, obtenidas de datos previos sobre la Radiación de Fondo de Microondas Cósmica, según TACC.

"Lonestar6 y Stampede3 fueron absolutamente clave para este modelado y para lograr este nivel de realismo", dijo Bromm, según TACC. "En el momento en que acoplas materia oscura con bariones (materiales luminosos) entras en un reino que es completamente no lineal. Estas instalaciones respaldan la única manera de resolver este problema súper complejo".

Bromm y sus colegas utilizaron el código de formación de galaxias Ancient Stars and Local Observables by Tracing Halos (A-SLOTH) para poblar el universo temprano con DCBH y compararlo con modelos estándar de semillas de remanentes estelares, según TACC. Encontraron mejor concordancia con los modelos DCBH versus semillas de remanentes estelares al coincidir con las estadísticas de población de LRD observadas y las propiedades del halo de materia oscura anfitrión.

Los investigadores deconstruyeron los datos observacionales del JWST sobre LRD utilizando lo que Bromm llamó una "técnica genética", donde los datos se descomponen en sus progenitores, según TACC. "Hacemos un árbol de fusión de la historia de LRD desde el principio. Es como construir la historia de una persona, retrocediendo millones de años y rastreando todos los descendientes", dijo Bromm, según TACC.

Basándose en esto, Bromm y sus colegas incorporaron objetos y procesos astrofísicos clave, como halos de materia oscura, agregando gas primordial para dilucidar preguntas sobre cómo el gas forma estrellas, su ciclo de vida y producción de energía, retroalimentación de supernovas y el enriquecimiento resultante con elementos químicos pesados, según TACC.

Aunque no se utilizó directamente en las simulaciones, Bromm reconoció que la inteligencia artificial desempeñó un papel de apoyo en el esfuerzo más amplio para extraer las propiedades clave de la población de Puntos Rojos Pequeños a partir de datos de imágenes del JWST, según TACC.

"El gran desafío ahora es intrínsecamente un problema de supercomputación: entender los datos provenientes del JWST sobre las primeras galaxias, comenzando con el universo primordial y avanzando en el tiempo para resolver este conjunto acoplado de ecuaciones diferenciales", dijo Bromm, según TACC.

Bromm agregó que otro gran desafío para los astrónomos teóricos es conectar los datos del JWST sobre el "universo luminoso", la materia que podemos ver, con las propiedades de la materia oscura, según TACC. "Para hacer esta conexión entre lo visible y el universo subyacente de materia oscura, la supercomputación es clave".

"Filosóficamente, es fantástico que ahora los humanos estén en posición de entender la totalidad de casi 14 mil millones de años de historia cósmica", concluyó Bromm, según TACC. "Esta es una extrapolación impresionante de nuestras propias vidas y, en última instancia, un regalo de la supercomputación para reunir todo esto".

El estudio, titulado "Little Red Dots and Their Progenitors from Direct Collapse Black Holes", fue publicado en febrero de 2026 en la revista Astrophysical Journal, según TACC. Los autores del estudio son Junehyoung Jeon, Volker Bromm, Anthony J. Taylor, Vasily Kokorev, John Chisholm y Steven L. Finkelstein de la Universidad de Texas en Austin; Boyuan Liu de la Universidad de Heidelberg; Seiji Fujimoto de la Universidad de Toronto; Rebecca L. Larson del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, y Dale D. Kocevski del Colby College, según TACC. La financiación del estudio provino de la Beca de Investigación Universitaria de la Royal Society y la Fundación Alemana de Investigación (DFG) bajo la Estrategia de Excelencia de Alemania EXC 2181/1—390900948 (el Clúster de Excelencia STRUCTURES de Heidelberg), según TACC.