Las galaxias moribundas del universo temprano podrían ser eliminadas por sus agujeros negros supermasivos

La galaxia de la Vía Láctea no es muy activa, en lo que respecta a las galaxias. Cada año, produce alrededor de tres o cuatro soles de nuevas estrellas en la totalidad de su cuerpo espiral, y se pueden encontrar estrellas de todas las edades esparcidas por todas partes.

Pero hay algunas galaxias aún más tranquilas: galaxias elípticas, por lo que la mayor parte de la formación estelar cesó hace mucho tiempo. En estas galaxias, ninguna o muy pocas estrellas se pueden encontrar con menos de cierta edad, lo que sugiere que en algún momento la formación de estrellas cesó abruptamente, dejando que la galaxia se apagara lentamente a lo largo de los eones, estrella por estrella.

Exactamente cómo se apaga la formación de estrellas en estas galaxias suaves y casi sin rasgos distintivos es un misterio, pero los astrónomos creen que tiene algo que ver con los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de cada galaxia. Ahora, un equipo internacional de astrónomos dirigido por Kei Ito de la Universidad de Graduados de Estudios Avanzados, SOKENDAI en Japón, ha mirado hacia atrás en el Universo primitivo para averiguar si ese es el caso.

Usando algunos de los telescopios más potentes del mundo, han recopilado datos en múltiples longitudes de onda de luz para identificar galaxias cuya luz ha viajado entre 9.500 y 12.500 millones de años a través del golfo del espacio-tiempo: galaxias antiguas como esas galaxias elípticas más cercanas a nosotros en el espacio. y el tiempo, para quienes la formación de estrellas está al borde de ser extinguida.

El primer paso fue utilizar datos ópticos e infrarrojos para identificar galaxias en las que la formación de estrellas está en curso y aquellas en las que ha cesado la formación de estrellas.

El siguiente paso fue utilizar datos de rayos X y radio para identificar la actividad de un agujero negro supermasivo. Este es el mecanismo por el cual los astrónomos creen que la formación estelar puede apagarse. Cuando un agujero negro supermasivo está activo, devora grandes cantidades de materia del espacio que lo rodea. Este proceso es desordenado y violento, y produce lo que se conoce colectivamente como “retroalimentación”.

Todos sabemos que nada puede emerger más allá del horizonte de eventos de un agujero negro, pero el espacio que lo rodea es un asunto diferente. El material se arremolina alrededor del agujero negro, como el agua circulando por un desagüe; la gravedad y la fricción generan una intensa radiación que resplandece por todo el Universo.

Otra forma de retroalimentación toma la forma de chorros que salen disparados de las regiones polares del agujero negro. Se cree que el material fuera del horizonte de eventos es acelerado a lo largo del campo magnético exterior del agujero negro, para ser lanzado desde los polos como poderosos chorros de plasma enfocados que viajan a un porcentaje significativo de la velocidad de la luz.

Finalmente, los agujeros negros supermasivos activos generan vientos intensos que barren sus galaxias. Se cree que las tres formas de retroalimentación (la radiación, los chorros y los vientos) calientan y expulsan el gas molecular frío que se requiere para la formación de estrellas bebés.

A través de distancias tan vastas, las galaxias son mucho más difíciles de ver; son muy pequeños y muy tenues, desde nuestro punto de vista en el aquí y ahora. Así que los investigadores tuvieron que ‘apilar’ las galaxias juntas para enfatizar la luz de radio y rayos X que son los signos reveladores de un agujero negro supermasivo activo hace miles de millones de años.

Pero funcionó; el equipo encontró un “exceso” de rayos X y una señal de radio demasiado fuerte para ser explicada solo por las estrellas en las galaxias con poca o ninguna formación estelar. La mejor explicación para esta señal es un agujero negro supermasivo activo. Además, la señal no fue tan pronunciada en las galaxias con formación estelar en curso.

Esto sugiere, concluyeron los investigadores, que es muy plausible que un agujero negro supermasivo activo desempeñe un papel en las muertes abruptas de estas misteriosas galaxias fantasmales.

La investigación futura, dijeron, puede ayudar a arrojar luz sobre la física detallada de este misterioso proceso.

La investigación ha sido publicada en El diario astrofísico.

Crédito de la imagen de portada: NASA, ESA y The Hubble Heritage Team/STScI/AURA; J. Blakeslee/Universidad Estatal de Washington.

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