La galaxia que sobrevive, por ahora, a la voracidad de su agujero negro

By 03/12/2020 Portal

A miles de millones de a√Īos luz de distancia, en lo m√°s profundo del espacio, se encuentran los objetos m√°s brillantes del Universo. Los cient√≠ficos los llaman cu√°sares (del ingl√©s quasar, quasi stellar object). Se trata de fen√≥menos extremadamente energ√©ticos que surgen cuando un enorme agujero negro supermasivo, en el centro de una galaxia, empieza a devorar toda la materia que tiene cerca. Antes de caer en sus fauces, sin embargo, esa materia gira a su alrededor a enormes velocidades, lo que produce una ingente cantidad de energ√≠a, que se libera a trav√©s de los polos del agujero negro en forma de brillantes haces de rayos luminosos, pero tambi√©n infrarrojos, ultravioleta y rayos X.

Se cree que esos agujeros negros devoran tanto material que terminan por aniquilar a sus galaxias anfitrionas, impidi√©ndoles seguir formando estrellas. Pero ahora, y por primera vez, un equipo de investigadores ha conseguido encontrar una superviviente. Una galaxia que, por ahora, ha sobrevivido a la voracidad de un cu√°sar y que, a pesar de √©l, sigue fabricando unas 100 estrellas del tama√Īo del Sol cada a√Īo.

El descubrimiento, llevado a cabo por el Observatorio Estratosf√©rico de Astronom√≠a Infrarroja (SOFIA), podr√≠a explicar la raz√≥n por la que galaxias como la nuestra han conseguido llegar a ser tan masivas a pesar de que, hace miles de millones de a√Īos, el Universo parec√≠a estar dominado por galaxias que ya no forman estrellas. Los resultados de la investigaci√≥n se acaban de publicar en ¬ęThe Astrophysical Journal¬Ľ.

Seg√ļn Allison Kirkpatrick, coautora del estudio, ¬ęesto nos demuestra que el crecimiento de agujeros negros activos no detiene el nacimiento de estrellas instant√°neamente, lo que va en contra de todas las predicciones cient√≠ficas actuales. Nuestro hallazgo nos est√° haciendo repensar todas nuestras teor√≠as sobre c√≥mo evolucionan las galaxias¬Ľ.

¬ęEsto nos demuestra que el crecimiento de agujeros negros activos no detiene el nacimiento de estrellas instant√°neamente¬Ľ

Observando un cuásar frío
El observatorio SOFIA, que consta de un telescopio reflector de infrarrojos de 2,5 metros montado en un avi√≥n Boeing 747 modificado, es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aerospacial Alem√°n (DLR). El instrumento observ√≥ una galaxia llamada CQ4479 que se encuentra a 5.250 millones de a√Īos luz de distancia y en cuyo n√ļcleo hay un tipo especial de cu√°sar, descubierto recientemente por Kirkpatrick y clasificado como ¬ęcu√°sar fr√≠o¬Ľ.

En este tipo de cuásar, el agujero negro activo también se alimenta del material de su galaxia anfitriona, pero la intensa energía liberada no ha destruido todo el gas disponible, por lo que las estrellas pueden seguir formándose y la galaxia, por lo tanto, sigue viva. Esta es la primera vez que los investigadores consiguen una visión detallada de un cuásar frío y logran medir directamente el crecimiento del agujero negro, la tasa de nacimiento de estrellas y la cantidad de gas que queda para alimentar a la galaxia.

¬ęNos sorprendi√≥ mucho ver una galaxia extra√Īa y capaz de desafiar las teor√≠as actuales -afirma Kevin Cooke, autor principal del estudio-. Si este crecimiento en t√°ndem contin√ļa, tanto el agujero negro como las estrellas que lo rodean triplicar√≠an su tama√Īo antes de que la galaxia llegue al final de su vida¬Ľ.

Un instante crucial
A pesar de estar entre los objetos m√°s brillantes del Universo, parad√≥jicamente los cu√°sares resultan muy dif√≠ciles de observar, ya que su brillo a menudo eclipsa todo lo que les rodea y ciega los telescopios que intentan captar sus detalles. Las teor√≠as actuales predicen que toda esa energ√≠a sobrecalienta o expulsa el ¬ęgas fr√≠o¬Ľ necesario para que se formen nuevas estrellas, paralizando as√≠ el crecimiento de la galaxia. Pero SOFIA ha revelado que existe un periodo relativamente corto en el que el nacimiento de nuevas estrellas puede continuar, y al mismo tiempo en que el agujero negro sigue alimentando a las poderosas fuerzas del cu√°sar.

En lugar de intentar observar directamente a las estrellas reci√©n nacidas, los investigadores captaron la luz infrarroja que irradia el polvo calentado por el proceso de formaci√≥n estelar. De esta forma, pudieron averiguar la cantidad de nuevas estrellas que la galaxia ha formado durante los √ļltimos 100 millones de a√Īos.

¬ęSOFIA nos permite echar un vistazo en la breve ventana temporal en que los dos procesos pueden coexistir -explica Cooke-. Es el √ļnico telescopio capaz de estudiar el nacimiento de estrellas en esa galaxia sin verse abrumado por la intensa luminosidad del cu√°sar¬Ľ.

El breve lapso de tiempo en el que el crecimiento del agujero negro y el nacimiento de nuevas estrellas coexisten representa, en realidad, una fase muy temprana de la muerte de una galaxia, pero en un momento en el que a√ļn no ha sucumbido a los efectos devastadores del cu√°sar. Ahora, los investigadores seguir√°n utilizando SOFIA para saber si tambi√©n otras galaxias pasan por una etapa similar antes del fin de sus vidas. Las futuras observaciones con el telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento est√° programado para 2021, podr√°n decirnos c√≥mo los cu√°sares est√°n afectando, en general, a sus galaxias anfitrionas.