Los astrónomos utilizaron el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA para confirmar que los agujeros negros supermasivos pueden privar a sus galaxias anfitrionas del combustible que necesitan para formar nuevas estrellas.
Un equipo internacional codirigido por la Universidad de Cambridge utilizó la Web para observar una galaxia aproximadamente del tamaño de la Vía Láctea en el universo primitivo, unos dos mil millones de años después del Big Bang. Como la mayoría de las galaxias masivas, 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 se había extinguido: no estaba produciendo muchas estrellas debido a su tamaño, y esperábamos que hubiera un vínculo entre el agujero negro y el final de la formación estelar”, dijo el coautor principal Dr. Francesco D’Eugenio del Instituto Cavali de Cosmología de Cambridge. “Sin embargo, hasta Webb, no habíamos estudiado esta galaxia con suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabemos si este estado de extinción 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 enorme 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 12,5 hace 11,5 mil millones de años.
“En el universo primitivo, la mayoría de las galaxias formaban muchas estrellas, por lo que es interesante ver una galaxia muerta tan masiva durante este período”, dijo el coautor, el profesor Roberto Maiolino, también del Instituto Kavli de Cosmología. “Si hubiera habido tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo, cualquier proceso que detuviera la formación estelar habría ocurrido relativamente rápido”.
Utilizando la red, los investigadores detectaron que esta galaxia está expulsando grandes cantidades de gas a unos 1.000 kilómetros por segundo, lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional de la galaxia. Estos vientos rápidos son “expulsados” de la galaxia del agujero negro.
Al igual que otras galaxias con agujeros negros en acreción, la galaxia de Pablo tiene vientos rápidos de gas caliente, pero estas nubes de gas son débiles y tienen poca masa. Webb ha detectado la presencia de un nuevo elemento viento, que no podía verse con telescopios anteriores. Este gas es frío, lo que significa que es denso y, sobre todo, no emite luz. La red, con su mayor sensibilidad, puede ver estas nubes de gas oscuro porque bloquean parte de la luz de las galaxias detrás de ellas.
La masa de gas eyectada de la galaxia es mayor de la que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas. En esencia, los agujeros negros están matando de hambre a las galaxias. Los resultados se publican en revistas. Naturaleza Astronomía.
D’Eugenio dijo que encontramos al culpable. “El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva, cortando la fuente de ‘alimento’ que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas”.
Aunque los modelos teóricos anteriores predijeron que los agujeros negros tenían este efecto en las galaxias, antes de la Web, este efecto no podía detectarse directamente.
Los modelos anteriores predijeron 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 no siempre es así.
“Sabíamos que los agujeros negros tienen un efecto masivo en las galaxias, y probablemente es común que detengan la formación de estrellas, pero hasta la red no pudimos confirmarlo directamente”, dijo Maiolino. “Ésta es otra forma en la que la Web supone un gran salto 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 de gas más fríos y oscuros de la galaxia, nos darán más información sobre si todavía se esconde en esta galaxia algún combustible de formación estelar y dónde tiene un impacto. Agujeros negros supermasivos en regiones alrededor de galaxias.
La investigación contó con el apoyo de la Royal Society, la Unión Europea, el Consejo Europeo de Investigación y el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).