Lo que al principio parecía una mancha borrosa se convirtió en un dolor de cabeza para la cosmología

Lo que empezó como una señal débil en un sondeo milimétrico acabó señalando un problema serio: un candidato a protocúmulo de galaxias muy compacto, visto cuando el Universo tenía unos 1.400 millones de años (hoy ronda los 13.800 millones). Lo desconcertante no es solo que ya esté “montado”, sino que el gas entre galaxias parece demasiado caliente, demasiado pronto.

Un punto caliente extraño en el cosmos joven

El objeto, etiquetado como SPT2349-56, está a un corrimiento al rojo z = 4,3. En ese intervalo, los modelos suelen esperar estructuras grandes aún en ensamblaje, con gas menos comprimido y con menos tiempo para calentarse.

Aquí, en cambio, el gas intracumular brilla por encima de 10 millones de K (orden de ~1 keV), y las estimaciones lo sitúan alrededor de cinco veces por encima de lo previsto por muchos modelos para esa época.

La idea clave: un entorno térmico parecido al de cúmulos cercanos, pero en un Universo mucho más joven.

El resultado, publicado a comienzos de 2026 en Nature por un equipo internacional, sugiere que algunas regiones pudieron comprimir y calentar materia a un ritmo extraordinario. Si no es un caso aislado, obligaría a ajustar cuánto de rápido “se encienden” las estructuras a gran escala.

Cómo una sutil huella cósmica lo delató

La pista del efecto Sunyaev–Zel’dovich térmico

No se detectó principalmente por luz visible, sino por una huella en el fondo cósmico de microondas: el efecto Sunyaev–Zel’dovich térmico (tSZ). En términos simples, electrones calientes del gas dispersan fotones del fondo de microondas y alteran ligeramente su espectro a lo largo de esa línea de visión.

Con ALMA (Chile), el equipo midió una señal tSZ alrededor de SPT2349-56 muy intensa y concentrada, lo que apunta a alta presión (densidad × temperatura) en una zona pequeña.

Detalle útil: el tSZ es especialmente valioso a alto z porque su detectabilidad no se desploma como el brillo en luz visible; aun así, traducir señal→temperatura depende de supuestos sobre geometría, subestructuras y contaminantes.

Antes de darlo por bueno, hicieron comprobaciones para descartar artefactos instrumentales, confusión con fuentes en primer plano o ruido. La señal persistió. Combinada con observaciones previas de galaxias polvorientas con intensa formación estelar, el escenario encaja: un protocúmulo que ya se comporta “adulto” térmicamente, aunque aún esté en construcción.

Una cuna de galaxias densa y turbulenta

Más de treinta galaxias apelotonadas en medio millón de años luz

SPT2349-56 incluye más de 30 galaxias activas en unos 500.000 años luz de diámetro (aprox. 150 kpc). Es una concentración extrema: en escalas así, las interacciones y fusiones son difíciles de evitar y pueden disparar tanto brotes de estrellas como actividad de agujeros negros.

En conjunto, el sistema forma estrellas a un ritmo miles de veces el de la Vía Láctea. Muchas galaxias están tan cargadas de polvo que destacan más en submilimétrico/milimétrico que en óptico.

• Galaxias miembro conocidas: > 30
  
• Diámetro del núcleo: ~500.000 años luz (~150 kpc)
  
• Época observada: ~1.400 millones de años tras el Big Bang
  
• Formación estelar total: > 5.000× la de la Vía Láctea (orden de magnitud)
  
• Núcleos activos (AGN) confirmados en el núcleo: ≥ 3

En el centro se han identificado varios núcleos galácticos activos alimentados por agujeros negros supermasivos, capaces de inyectar energía mediante chorros y vientos y de alterar el gas a escalas mayores que su galaxia anfitriona.

Más allá de la gravedad: de dónde viene el calor extra

Por qué el colapso gravitatorio por sí solo no lo explica

En la imagen estándar, el gas se calienta sobre todo por colapso gravitatorio: cae, se acelera y produce choques que suben la temperatura. Pero es un proceso que, en promedio, necesita tiempo cosmológico para llevar al gas a estados “de cúmulo maduro”.

En un sistema tan temprano, la gravedad debería haber empezado a hacer su trabajo, pero no necesariamente alcanzar temperaturas comparables a las de cúmulos actuales. La temperatura medida (y, sobre todo, lo concentrada que aparece la presión) sugiere una fuente adicional de energía.

Motores de agujeros negros activándose demasiado pronto

El principal candidato es la retroalimentación de los AGN. Si varios agujeros negros supermasivos están activos a la vez, sus chorros y vientos pueden:

• generar choques fuertes y sobrecalentar gas,
• agitar el medio intracumular y sostener la presión,
• frenar el enfriamiento rápido que, de otro modo, alimentaría aún más formación estelar.

La tensión está en el calendario: muchas simulaciones tienden a producir este nivel de calentamiento en fases posteriores, cuando el cúmulo ya es más masivo y está mejor ensamblado.

Si este caso es correcto, puede indicar que la retroalimentación en entornos muy densos y jóvenes es más eficiente de lo que suelen asumir las “recetas” subgrid, o que el balance entre enfriamiento, formación estelar y crecimiento de agujeros negros a alto z está mal calibrado.

Un desafío a los calendarios de crecimiento convencionales

¿Evolucionaron algunas regiones muy por delante de lo previsto?

Normalmente, los cúmulos se ven como el final de una cadena: pequeñas sobredensidades crecen, se fusionan y, con el tiempo, producen cúmulos masivos con cientos o miles de galaxias. SPT2349-56 sugiere una vía más “rápida” en ciertas zonas: mucha materia reunida pronto, gas ya caliente y varios AGN encendidos.

Esto abre dos lecturas no excluyentes:

• Región excepcional: una sobredensidad temprana inusualmente alta (un “pico” raro) que aceleró todo.
• Población incompleta: puede que falten más sistemas similares porque son difíciles de identificar en óptico y requieren estrategias milimétricas/infrarrojas.

Incluso si hay “regiones aceleradas”, el calor extremo sigue siendo el punto crítico: obliga a explicar no solo el crecimiento, sino también el ritmo de calentamiento.

A la caza de más cúmulos “prohibidos”

Qué puede poner a prueba la próxima generación de telescopios

El siguiente paso es determinar si SPT2349-56 es una rareza o un ejemplo temprano de una población. Para eso hacen falta búsquedas sistemáticas en milimétrico e infrarrojo, y confirmación multibanda.

Instalación	Qué aporta para protocúmulos
ALMA	tSZ, gas frío y cartografía de galaxias polvorientas con brotes estelares.
JWST	Miembros, masas estelares, edades y señales de crecimiento de agujeros negros.
Futuras misiones del CMB	Mapas amplios de firmas tSZ para encontrar muchos sistemas lejanos.

Con JWST se pueden estimar masas, edades y metalicidad de las galaxias, pistas directas de cuán rápido el sistema se enriqueció con elementos pesados (supernovas) y de si el crecimiento fue continuo o a base de episodios violentos. Los futuros mapas del fondo de microondas, al ampliar mucho el censo de señales tSZ lejanas, serán decisivos para saber si hay más “jóvenes sobrecalentados”.

Lo que esto significa para nuestra visión de la historia cósmica

Un protocúmulo tan caliente afecta a varias piezas a la vez: cómo crecen los halos de materia oscura, cuánto gas se convierte en estrellas y cómo los agujeros negros regulan su entorno. También refuerza una idea práctica: la cronología del Universo no fue uniforme; algunas zonas pudieron “urbanizarse” rápido mientras otras quedaban relativamente tranquilas durante más tiempo.

Para quien estudia o divulga, SPT2349-56 es un buen caso para aterrizar conceptos: corrimiento al rojo como reloj, tSZ como trazador de presión y retroalimentación AGN como regulador térmico. Y para quienes diseñan sondeos, es un aviso: si estos sistemas existen, las simulaciones y los pipelines deben contemplarlos, porque su señal puede confundirse con fondo, polvo o superposición de fuentes si no se modela bien.