Un agujero negro está matando de hambre a su galaxia anfitriona

Los astrónomos detectan un agujero negro que «mata de hambre» a su galaxia anfitriona dejándola sin material para formar estrellas

Los astrónomos han utilizado 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, codirigido por la Universidad de Cambridge, utilizó el Webb para observar una galaxia del tamaño aproximado de la Vía Láctea en el universo primitivo, unos dos mil millones de años después del Big Bang. Como la mayoría de las grandes galaxias, tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Sin embargo, esta galaxia está esencialmente «muerta»: en su mayor parte ha dejado de formar nuevas estrellas.

«Basándonos en observaciones anteriores, sabíamos que esta galaxia se encontraba en un estado apagado: no está formando muchas estrellas dado su tamaño, y esperábamos que existiera un vínculo entre el agujero negro y el final de la formación estelar», explica el Dr. Francesco D’Eugenio, coautor principal, del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge. «Sin embargo, hasta Webb, no hemos podido estudiar esta galaxia con suficiente detalle como para confirmar ese vínculo, y no hemos sabido si este estado de apagado es temporal o permanente».

Esta galaxia, denominada oficialmente GS-10578 pero apodada «Galaxia de Pablo» por el colega que decidió observarla en detalle, es masiva para una época tan temprana del universo: su masa total es unas 200.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, y la mayoría de sus estrellas se formaron hace entre 12.500 y 11.500 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 periodo de tiempo», explica el profesor Roberto Maiolino, coautor del estudio y también del Instituto Kavli de Cosmología. «Si tuvo tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo, cualquiera que fuera el proceso que detuvo la formación estelar probablemente ocurrió con relativa rapidez».

Expulsando material a 1.000 kilómetros por segundo

Utilizando el Webb, los investigadores detectaron que esta galaxia está expulsando grandes cantidades de gas a velocidades de unos 1.000 kilómetros por segundo, lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitatoria de la galaxia. Estos rápidos vientos están siendo «empujados» fuera de la galaxia por el agujero negro.

Al igual que otras galaxias con agujeros negros en acreción, la «Galaxia de Pablo» presenta vientos de salida rápidos de gas caliente, pero estas nubes de gas son tenues y tienen poca masa. Webb detectó la presencia de un nuevo componente del viento, que no podía verse con telescopios anteriores. Este gas es más frío, es decir, más denso y, sobre todo, no emite luz. Webb, con su sensibilidad superior, puede ver estas nubes de gas oscuro porque bloquean parte de la luz de la galaxia que hay detrás de ellas.

La masa de gas que expulsa la galaxia es superior a la que ésta necesitaría para seguir formando nuevas estrellas. En esencia, el agujero negro está matando de hambre a la galaxia. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.

«Hemos encontrado al culpable», afirma 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 modelos teóricos anteriores habían predicho que los agujeros negros tenían este efecto sobre las galaxias, antes del Webb no había sido posible detectarlo directamente.

Modelos anteriores habían predicho que el final de la formación estelar tiene un efecto violento y turbulento en las galaxias, destruyendo su forma en el proceso. Pero las estrellas de esta galaxia en forma de disco siguen moviéndose de forma ordenada, lo que sugiere que no siempre es así.

«Sabíamos que los agujeros negros tienen un impacto masivo en las galaxias, y quizás es común que detengan la formación estelar, pero hasta Webb no habíamos podido confirmarlo directamente», afirma Maiolino. «Es una forma más de que Webb sea un gran salto adelante en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y cómo evolucionó».

Nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter-Submillimiter Array (ALMA), dirigidas a los componentes gaseosos más fríos y oscuros de la galaxia, nos dirán más acerca de si en esta galaxia aún se oculta algún combustible para la formación estelar, y dónde, y cuál es el efecto del agujero negro supermasivo en la región que rodea la galaxia.

REFERENCIA

Imagen: Francesco D’Eugenio