Astrónomos descubren que un agujero negro «mata de hambre» a su galaxia anfitriona

Los astrónomos utilizaron el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA para confirmar que los agujeros negros supermasivos pueden privar a sus galaxias anfitrionas del combustible que necesitan para formar nuevas estrellas.

El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó Webb para observar una galaxia aproximadamente del tamaño de la Vía Láctea en el universo temprano, unos dos mil millones de años después del Big Bang. Como muchas galaxias grandes, tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Sin embargo, esta galaxia está esencialmente «muerta»: prácticamente ha dejado de formar nuevas estrellas.

«Basándonos en observaciones anteriores, sabíamos que esta galaxia estaba en un estado apagado: no está formando muchas estrellas debido a su tamaño, y esperamos que exista un vínculo entre el agujero negro y el final de la formación estelar», dijo co -autor principal Dr. Francesco D’Eugenio del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge. «Sin embargo, hasta Webb, no pudimos estudiar esta galaxia con suficiente detalle para confirmar esa conexión, y no sabíamos si este estado apagado es temporal o permanente».

Esta galaxia, oficialmente llamada GS-10578 pero apodada ‘Galaxia de Pablo’ en honor al colega que decidió observarla en detalle, es masiva para un período tan temprano del universo: su masa total es aproximadamente 200 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. y la mayoría de sus estrellas se formaron hace entre 12,5 y 11,5 mil millones de años.

«En el universo temprano, la mayoría de las galaxias están formando muchas estrellas, por lo que es interesante ver una galaxia muerta tan masiva en este período», dijo el coautor, el profesor Roberto Maiolino, también del Instituto Kavli de Cosmología. «Si tuviera suficiente tiempo para alcanzar este tamaño masivo, cualquier proceso que detuviera la formación estelar probablemente ocurriera relativamente rápido».

A través de Webb, los investigadores descubrieron que esta galaxia está expulsando grandes cantidades de gas a velocidades de alrededor de 1.000 kilómetros por segundo, lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional de la galaxia. Estos vientos que se mueven rápidamente están siendo «expulsados» de la galaxia por el agujero negro.

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Al igual que otras galaxias con agujeros negros en acreción, la ‘Galaxia de Pablo’ tiene vientos de gas caliente, pero estas nubes de gas son débiles y tienen poca masa. Webb descubrió la presencia de una nueva componente del viento, que no podía observarse con telescopios anteriores. Este gas es más frío, lo que significa que es más denso y, sobre todo, no emite luz. Webb, con su sensibilidad superior, puede ver estas nubes de gas oscuras porque bloquean parte de la luz de la galaxia detrás de ellas.

La masa de gas que se expulsa de la galaxia es mayor de la que la galaxia necesita para seguir formando nuevas estrellas. Básicamente, el agujero negro está matando de hambre a la galaxia. Los resultados se publican en la revista. Naturaleza Astronomía.

«Encontramos al culpable», dijo D’Eugenio. «El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva, al cortar la fuente de ‘alimento’ que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas».

Aunque los modelos teóricos anteriores habían predicho que los agujeros negros tenían este efecto en las galaxias, antes de Webb no era posible detectar este efecto directamente.

Los modelos anteriores habían predicho que el fin de la formación estelar tendría un efecto violento y turbulento en las galaxias, destruyendo su forma en el proceso. Pero las estrellas en esta galaxia en forma de disco todavía se mueven de manera ordenada, lo que sugiere que puede que no siempre sea así.

«Sabíamos que los agujeros negros tienen un gran impacto en las galaxias y tal vez sea común que detengan la formación de estrellas, pero hasta Webb no pudimos confirmar esto directamente», dijo Maiolino. «Es otra forma en que Webb supone un gran paso adelante en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y cómo evolucionó».

Nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA), dirigidas a los componentes gaseosos más fríos y oscuros de la galaxia, nos dirán más sobre si todavía hay combustible para la formación de estrellas escondido en esta galaxia y dónde, y cuál es el efecto. del agujero negro supermasivo en la región que rodea la galaxia.

CRÉDITO DE LA IMAGEN: Francesco D’Eugenio.