En muchos campos de la ciencia hay problemas de tipo quién fue primero, el huevo o la gallina. En astrofísica el más famoso está asociado a la formación de las primeras galaxias: quién fue primero, el agujero negro supermasivo central o su galaxia anfitriona. El problema es complicado de resolver por dos razones, una teórica, la física temprana de las galaxias es fuertemente no lineal, y otra práctica, observar las primeras galaxias con telescopios es muy difícil (el JWST ha observado muy pocas galaxias con desplazamiento al rojo z ≲ 15, siendo las más lejanas hasta ahora de z ≈ 14). Se publicó en  Astrophysical Journal Letters que la clave podría ser la realimentación entre la actividad del núcleo galáctico activo (AGN) debido al agujero negro supermasivo y la tasa de formación de estrellas en su galaxia anfitriona. Se propone que hay dos fases bien diferenciadas, una fase temprana de realimentación positiva y una fase tardía de realimentación negativa; el nuevo artículo estima que el cambio entre ellas ocurre a z ≈ 6. En la fase de realimentación positiva de «corta» duración, 6 < z ≲ 15, la actividad del AGN genera mucha turbulencia que enfría el gas interestelar y circumgaláctico estimulando la formación temprana de estrellas. En la fase de realimentación negativa de «larga» duración, z < 6, se relaja la actividad del AGN con lo que el gas ya no se enfría lo suficiente y se reduce a un mínimo la formación estelar. La idea parece simple y razonable, pero en su simplicidad está su mayor deficiencia.

Las observaciones del telescopio espacial JWST muestran galaxias rojas ultracompactas (a veces llamados pequeños puntos rojos) con desplazamientos al rojo 10 ≳ z ≳ 5, radios efectivos de 0.15 kpc y masas ≈ 10⁹–10¹⁰ M⊙, que serían los precursores de las galaxias masivas actuales. Para z > 6, las galaxias anfitrionas de los cuásares tienen radios de ≈ 1 kpc, varias veces más pequeños que los de las actuales galaxias elípticas (z ≈ 0). La mejor medida del cociente radio/masa se ha obtenido para la galaxia triplemente lensada A2744-QSO1 cuyo radio es de 30 pc y su masa estelar es de ≲ 2 × 10⁹ M⊙, estimándose que su agujero negro central tiene 3 × 10⁷ M⊙ a z ≈ 7. Asumiendo que estas primeras observaciones del JWST representan la población típica de objetos del universo temprano, los autores del artículo proponen que z ≈ 6 se produce el cambio entre la realimentación positiva y negativa para el crecimiento del AGN y la formación estelar en la galaxia anfitriona.

Los problemas de tipo quién fue primero, el huevo o la gallina, son muy difíciles de resolver; por ello, lo habitual es que las primeras respuestas sean simples y fáciles de entender, mientras que con el paso del tiempo se transforman en complejas y difíciles de explicar. Quizás por ello el nuevo artículo está siendo muy citado en el área. Te recomiendo la lectura de Joseph Silk, Mitchell C. Begelman, …, Rosemary F. G. Wyse, «Which Came First: Supermassive Black Holes or Galaxies? Insights from JWST,» The Astrophysical Journal Letters 961: L39 (30 Jan 2024), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad1bf0, arXiv:2401.02482 [astro-ph.GA] (04 Jan 2024). [PS 25 jul 2024] Sobre los posibles mecanismos de realimentación entre al AGN y la galaxia recomiendo el artículo de revisión de Chris M. Harrison, Cristina Ramos Almeida, «Observational Tests of Active Galactic Nuclei Feedback: An Overview of Approaches and Interpretation,» Galaxies 12: 17 (10 Apr 2024), doi: https://doi.org/10.3390/galaxies12020017. [/PS]