En los confines del Universo, los astrónomos han logrado capturar una interacción rara. Como supermasivo calabozo devora vorazmente la materia a su alrededor, está enviando chorros de plasma, empujando y calentando el gas en la galaxia a su alrededor.
Esto es difícil de capturar en el mejor de los casos, pero este caso fue una hazaña particularmente impresionante. La galaxia en cuestión está a 11 mil millones de años luz de distancia, cuando el Universo tenía menos de 3 mil millones de años.
Se llama MG J0414 + 0534, y los astrónomos lograron capturarlo en detalle debido a la lente gravitacional. Entre nosotros y la galaxia hay una galaxia diferente y bastante masiva cuya gravedad distorsiona el camino de la luz que viaja detrás de ella, creando cuatro imágenes de MG J0414 + 0534 a su alrededor (ver imagen a continuación).
"Esta distorsión funciona como un 'telescopio natural' para permitir una vista detallada de objetos distantes". dijo el astrónomo Takeo Minezaki
El cuásar con lentes. (ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), K. T. Inoue y otros)
Y esto puede mostrarnos cómo evolucionaron algunas galaxias en el Universo temprano.
Agujeros negros – y en particular los agujeros negros supermasivos que alimentan las galaxias – son cosas extraordinariamente complejas. Son tan densos, su poder gravitacional crea un punto de no retorno a su alrededor: un límite llamado horizonte de eventos, más allá del cual ni siquiera la velocidad de la luz es suficiente para lograr la velocidad de escape. No podemos, por lo tanto, ver dentro de un agujero negro.
Pero fuera del horizonte de eventos, es decir, la parte que podemos ver, es un entorno increíblemente extremo. El ejemplo más extremo es un cuásar, un núcleo galáctico activo con un agujero negro supermasivo en el centro. Estas son las primeras etapas violentas de la vida de una galaxia, con el agujero negro festejando activamente con el material que lo rodea.
Esto arroja luz intensa a través del espectro electromagnético a medida que el disco de acreción de material que gira alrededor del agujero negro genera luz intensa y calor a través de la fricción. Los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes del Universo.
Pero eso no es todo. Estos agujeros negros activos también tienen chorros de material ionizado que brotan de sus regiones polares a velocidades relativistas, comparables a la velocidad de la luz. Estos no provienen del interior del agujero negro; Se cree que el material se canaliza desde el borde interno del disco de acreción a lo largo de las líneas del campo magnético del agujero negro fuera del horizonte de eventos hacia los polos, donde se expulsa a alta velocidad.
A su vez, esos chorros pueden explotar en la galaxia del agujero negro, expulsando las nubes de polvo y gas que de otro modo colapsarían en estrellas, apagando efectivamente la formación de estrellas, un fenómeno conocido como enfriamiento.
La mayoría de las galaxias más antiguas se apagan, y los astrónomos todavía están descubriendo los mecanismos por los cuales esto puede ocurrir. Uno de estos mecanismos es vientos cuasar. Los aviones también podrían estar contribuyendo.
Se sabe que MG J0414 + 0534 tiene chorros bipolares disparados desde su agujero negro. Al combinar las cuatro imágenes con lentes de la galaxia y restar los efectos gravitacionales de la galaxia en el frente, el equipo pudo reconstruir una imagen de estos aviones.
(ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / K.T. Inoue et al.)
Encima: Imágenes reconstruidas de cómo se vería MG J0414 + 0534 si se desactivaran los efectos de lentes gravitacionales. Las emisiones del polvo y el gas ionizado alrededor de un cuásar se muestran en rojo. Las emisiones del gas de monóxido de carbono se muestran en verde, que tienen una estructura bipolar a lo largo de los chorros.
"Combinando este telescopio cósmico y las observaciones de alta resolución de ALMA, obtuvimos una visión excepcionalmente nítida, que es 9,000 veces mejor que la vista humana". dijo el astrónomo Kouichiro Nakanishi del Observatorio Astronómico Nacional de Japón / SOKENDAI.
"Con esta resolución extremadamente alta, pudimos obtener la distribución y el movimiento de las nubes gaseosas alrededor de los chorros expulsados de un agujero negro supermasivo".
A medida que los chorros de los agujeros negros chocan contra el gas del medio interestelar, el impacto genera calor. A partir de este mapa de calor, los investigadores pudieron calcular que las nubes de gas se movían a velocidades de hasta 600 kilómetros por segundo (373 millas por segundo).
Además, tanto las nubes de gas como los chorros eran relativamente pequeños para una galaxia de este tipo, lo que indica que estamos observando una etapa muy temprana en la formación de chorros, tan pronto como unas decenas de miles de años. Esto significa que podría ser muy importante para comprender cómo las galaxias se apagan.
"MG J0414 + 0534 es un excelente ejemplo debido a la juventud de los aviones" dijo el astrónomo Kaiki Inoue de la Universidad de Kindai en Japón.
"Encontramos evidencia reveladora de una interacción significativa entre los chorros y las nubes gaseosas incluso en la fase evolutiva muy temprana de los chorros. Creo que nuestro descubrimiento allanará el camino para una mejor comprensión del proceso evolutivo de las galaxias en el Universo temprano".
La investigación ha sido publicada en Las cartas del diario astrofísico.