El monstruo que se escondía a simple vista: el James Webb descubre un «metamorfo» cósmico en el amanecer del universo
Una galaxia diminuta y aparentemente normal, observada cuando el cosmos era un bebé, ha resultado albergar un agujero negro descomunal oculto tras densas cortinas de polvo. El telescopio James Webb ha sacado a la luz su verdadera identidad: un metamorfo cósmico capaz de desafiar nuestras teorías sobre el origen de los primeros gigantes del universo.
Por Enrique Coperías
Ilustración artística de Virgil, la diminuta galaxia del amanecer cósmico que parece ordinaria en luz visible, pero que en el infrarrojo revela un poderoso agujero negro supermasivo oculto tras densas nubes de polvo. El telescopio espacial James Webb ha permitido descubrir esta doble personalidad, mostrando cómo algunos de los primeros monstruos cósmicos crecieron mucho antes que sus galaxias anfitrionas. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón-Producciones
En una pequeña porción del cielo, dentro del ya mítico campo profundo GOODS-Sur —una región del cielo estudiada con telescopios espaciales y terrestres para observar galaxias muy lejanas y antigua—, un objeto diminuto y anodino en luz visible acaba de obligar a los astrónomos a replantearse cómo buscan los agujeros negros más primitivos.
La galaxia, bautizada Virgil, parece a primera vista un discreto punto rojizo más entre los miles que captó el telescopio espacial James Webb. Pero bajo esa apariencia común se esconde un comportamiento doble que recuerda a un ser metamorfo, que cambia de forma o apariencia, adoptando distintos aspectos según las circunstancias. Así es, Virgil es una galaxia aparentemente normal en el ultravioleta… y un titán enmascarado en el infrarrojo, alimentado por un agujero negro supermasivo en plena adolescencia cósmica.
«El James Webb ha demostrado que nuestras ideas sobre cómo se formaron los agujeros negros supermasivos eran prácticamente completamente erróneas», confiesa George Rieke, astrónomo del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y director del descubrimiento, junto con Pierluigi Rinald, ahora en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.
La máscara cósmica: ¿por qué Virgil parecía una galaxia normal?
El nuevo estudio, publicado en The Astrophysical Journal, fue llevado a cabo por un equipo internacional de astrofísicos y demuestra que Virgil vivía en el universo cuando este tenía apenas 800 millones de años, un momento conocido como la época de la reionización, cuando las primeras galaxias y agujeros negros transformaron para siempre el cosmos.
Y, sin embargo, a diferencia de los cuásares brillantes y fáciles de identificar, Virgil había pasado desapercibida hasta ahora: demasiado normal para los criterios tradicionales y, a la vez, demasiado extraña para encajar en las categorías conocidas.
🗣️ «Parece que, en muchos casos, los agujeros negros se adelantan a las galaxias. Eso es lo más emocionante de lo que estamos descubriendo», dice Rieke.
Virgil y los MERO: una aguja en el pajar del James Webb
La historia comienza con una sencilla rareza cromática. Así es, Virgil muestra un contraste extremo entre la luz detectada por la cámara NIRCam (1–5 μm) y la del instrumento MIRI (5–25 μm) del James Webb: un salto de casi 3 magnitudes entre los filtros F444W y F1500W, es decir, es muchísimo más brillante en el infrarrojo medio que en el cercano. Este tipo de objetos ha dado pie a una nueva categoría astronómica: los MIRI Extremely Red Objects o MERO. Virgil es uno de los primeros identificados con claridad.
La imagen compuesta del Jame Web muestra a Virgil como un punto rojizo compacto, acompañado de un vecino a menor distancia cósmica. Nada en su forma sugiere actividad violenta. Pero la anomalía cromática encendió todas las alarmas: ¿qué podía producir semejante exceso en el infrarrojo medio?
La clave estaba en la espectroscopía profunda del James Webb. El programa OASIS obtuvo 28 horas de exposición con el espectrógrafo NIRSpec, y reveló un conjunto de líneas de emisión que permiten reconstruir la física interna de la galaxia: composición química, temperatura del gas, ritmo de formación estelar e incluso pistas sobre la existencia de un agujero negro activo.
En una diminuta región del cielo —menos de una décima parte del tamaño de la Luna llena— el célebre Hubble eXtreme Deep Field reveló miles de galaxias, incluidas algunas de la infancia del universo. El telescopio espacial James Webb observó esa misma zona durante tres años y permitió que investigadores de la Universidad de Arizona ampliaran la mirada sobre la galaxia destacada en este estudio (recuadro), captada cuando el cosmos tenía solo 800 millones de años. El equipo descubrió que, pese a su juventud, ya albergaba un agujero negro supermasivo envuelto en polvo. Créditos: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Östlin, P. G. Pérez-González, J. Melinder, JADES Collaboration, M. Zamani (ESA/Webb)
Propiedades físicas: metalicidad baja y estallido estelar
Los espectros del NIRSpec muestran que Virgil es una galaxia con propiedades típicas de la época: baja metalicidad —apenas un 10–20 % de la del Sol—, altas temperaturas en su gas (14.000 K–18.000 K / 13.726 ºC-17.726 ºC) y un nivel de ionización elevado. Todos estos parámetros confirman que se trata de una galaxia joven que forma estrellas de manera intensa.
Sus líneas de oxígeno e hidrógeno indican una tasa de formación estelar de unos 6 M⊙ (masas solares) por año, más del doble que la estimada con luz ultravioleta, lo que sugiere que la galaxia está entrando —o saliendo— de un episodio bursty, es decir, un estallido breve y vigoroso de creación estelar. En otras palabras, Virgil está formando estrellas mucho más rápido ahora que en su pasado reciente. Por eso parece estar entrando o saliendo de un estallido de formación estelar.
Virgil tiene la cantidad de metales típica para una galaxia de su masa en el universo temprano. Nada raro ahí. Virgil encaja bien: una pequeña galaxia (masa estelar en torno a 3 × 10⁸ M⊙) con una química aún en pañales. Nada extraño… salvo por un detalle que no encaja en el retrato estándar.
La pista decisiva: una línea de hidrógeno ancha y extrema
El análisis espectral muestra que la línea de Hα presenta una componente ancha, con un ancho de más de 1.700 km/s, detectable a un nivel de unas 20 sigmas. En el universo cercano, un ensanchamiento así solo puede significar una cosa: gas orbitando muy cerca de un agujero negro supermasivo. El equipo evaluó distintos modelos y concluyó que la presencia de una región de líneas anchas, típica de los núcleos activos (AGN), es la explicación más probable.
Usando calibraciones basadas en cuásares locales, el equipo estima que el agujero negro de Virgil tiene una masa de entre uno y diez millones de soles. Para una galaxia tan ligera, ese tamaño es completamente desproporcionado: su agujero negro es, en términos relativos, más grande que el que alberga la Vía Láctea hoy —unos 4 millones de masas solares—, pero comprimido dentro de una galaxia 300 veces más pequeña.
Este desequilibrio plantea una pregunta fundamental: ¿cómo pudieron crecer tan rápido los primeros agujeros negros?
La máscara cósmica: ¿por qué Virgil parecía una galaxia normal?
La respuesta está en la luz que vemos y en la que no vemos. La emisión ultravioleta de Virgil sugiere poca presencia de polvo. Pero el infrarrojo medio —mucho más sensible al polvo caliente y a la reemisión térmica— revela un perfil ascendente típico de galaxias muy ocultas por material denso, similares a las galaxias ocultas por el polvo (DOG) y a los HotDOG, objetos extremadamente enrojecidos descubiertos con el telescopio Spitzer en el mediodía cósmico, miles de millones de años más tarde. Virgil sería su análogo primitivo, un HotDOG bebé en el amanecer cósmico.
🗣️ «Virgil tiene dos personalidades. El ultravioleta y lo óptico muestran su lado bueno: una galaxia joven típica formando estrellas tranquilamente. Pero cuando se añaden los datos del MIRI, Virgil se transforma en la anfitriona de un agujero negro supermasivo muy oscurecido que libera cantidades inmensas de energía», comenta Rieke.
Este astrofísico y sus colegas explican que esta combinación —apariencia normal en el ultravioleta, pero potencia enorme en el infrarrojo— solo se detecta cuando entra en juego el MIRI, el instrumento del James Webb capaz de observar más allá de los 7 μm. De hecho, los autores concluyen que sin el MIRI, Virgil jamás habría sido identificada como un posible AGN. Esto sugiere que podría haber una población entera de monstruos invisibles ocultos entre las galaxias supuestamente normales que pueblan el catálogo de este telescopio espacial.
«El MIRI básicamente nos permite observar más allá de lo que las longitudes de onda ultravioletas y ópticas nos dejan detectar. Es fácil observar estrellas porque brillan y llaman nuestra atención. Pero hay algo más que solo estrellas, algo que solo MIRI puede revelar», dice Rinaldi.
Las Little Red Dots: el misterio de las fuentes compactas del James Webb
Virgil también se parece a un nuevo tipo de objeto que ha desconcertado a los astrónomos desde el lanzamiento del James Webb: las Little Red Dots (LRD) o pequeños puntos rojos, fuentes extremadamente compactas y rojas que podrían albergar agujeros negros en rápido crecimiento.
Aunque Virgil no cumple todos los criterios fotométricos clásicos para ser un pequeño punto rojo, sí comparte las características más profundas: compacidad, morfología irregular en el ultravioleta y una distribución espectral de energía (SED) dominada por un componente cálido y ascendente en el infrarrojo.
El estudio sugiere que podría tratarse de la primera Little Red Dot donde la galaxia anfitriona está claramente detectada.
Los diagramas muestran cómo se compara la galaxia Virgil (en rojo) con modelos teóricos y con otras galaxias jóvenes del universo cercano y lejano. Su posición revela un gas muy ionizado y una composición química pobre en metales, características típicas de galaxias del amanecer cósmico. Estos gráficos ayudan a entender las condiciones extremas en las que crecieron las primeras galaxias y agujeros negros. Cortesía: Pierluigi Rinaldi et al
Un caso clave para la coevolución galaxia–agujero negro
Virgil es demasiado pequeña, demasiado joven y demasiado modesta en apariencia para alojar un agujero negro de su tamaño. Y precisamente por eso es tan importante. Si objetos así eran comunes en el universo temprano, entonces la relación entre galaxias y agujeros negros —que hoy parece tan escalonada y proporcional— pudo haber sido mucho más caótica en sus etapas iniciales.
El equipo concluye que solo un enfoque multibanda profundo, combinando la NIRCam, el MIRI y el NIRSpec, permite revelar estas fuentes híbridas. Cada instrumento aporta una pieza del rompecabezas:
✅ El ultravioleta muestra una galaxia normal.
✅ El infrarrojo cercano revela líneas de emisión extremas.
✅ El infrarrojo medio desvela la firma térmica de un núcleo actico oculto.
«¿Estamos simplemente ciegos a sus hermanos porque todavía no se han obtenido datos de MIRI igual de profundos en regiones más amplias del cielo?»,explica Rinaldi.
La moraleja de Virgil: lo extraordinario puede parecer ordinario
Cuando se observa a simple vista, incluso con la asombrosa nitidez del James Webb, Virgil es una galaxia más, una pequeña vela encendida en la oscuridad del universo temprano. Pero cuando se examina su espectro completo, muestra el perfil de un objeto en transición: un metamorfo cósmico que combina estallidos de formación estelar, baja metalicidad, ionización extrema, emisión infrarroja desmesurada y señales claras de un núcleo activo.
Virgil estaba ahí, a la vista de todos, esperando que alguien dirigiera hacia ella el tipo correcto de luz.
Y ahora que el James Webb ha demostrado de lo que es capaz, cabe preguntarse cuántos otros monstruos silenciosos siguen escondidos, disfrazados de galaxias corrientes, en las profundidades del cielo.
«El James Webb tendrá una historia fascinante que contar mientras va arrancando poco a poco los disfraces hasta llegar a un relato común», concluye Rinaldi. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Arizona
Fuente: Pierluigi Rinaldi et al. Deciphering the Nature of Virgil: An Obscured Active Galactic Nucleus Lurking within an Apparently Normal Lyα Emitter during Cosmic Reionization. The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae089c
