Astrónomos de la Universidad de California en Irvine han detectado lo que parece ser la mayor corriente de gas sobrecalentado jamás observada en el universo, fluyendo desde una galaxia cercana conocida como VV 340a. Los resultados se publican en la revista. ciencia.
Utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, los investigadores detectaron extensas nubes de gas extremadamente caliente en ambos lados de la galaxia. Estas estructuras brillantes forman dos nebulosas largas y estrechas impulsadas por una intensa actividad alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. Cada nebulosa se extiende al menos tres kiloparsecs de longitud (un parsec equivale a unos 19 billones de millas).
A modo de comparación, el disco completo de la galaxia VV 340a mide sólo tres kiloparsecs de espesor.
“En otras galaxias, este tipo de gas de alta energía casi siempre está confinado a unas pocas decenas de pársecs del agujero negro de una galaxia, y nuestra detección excede lo que normalmente se ve en un factor de 30 o más”, dijo el autor principal Justin Kader, investigador postdoctoral en Astronomía de UC Irvine.
Se revelan potentes chorros de agujeros negros
Las observaciones de radio del Carl G. Jansky Very Large Array cerca de San Agustín, Nuevo México, revelaron un par de chorros de plasma masivos que emanaban de lados opuestos de la galaxia. Estos chorros se forman cuando el gas que cae en un agujero negro supermasivo alcanza temperaturas extremas e interactúa con fuertes campos magnéticos. Como resultado, el material energizado se lanza hacia afuera a gran velocidad.
A una escala aún mayor, los chorros trazan una trayectoria en forma de espiral a través del espacio. Este patrón apunta a un proceso conocido como “precesión del chorro”, que se refiere al cambio gradual de los chorros a lo largo del tiempo, similar a la desaceleración de una peonza giratoria.
“Esta es la primera observación de un chorro de radio temprano a escala de un kiloparsec en una galaxia de disco”, dijo Quader. “Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que hemos visto un chorro de radio de procesamiento de un kiloparsec, o escala galáctica, que impulsa una salida masiva de gas coronal”.
El gas coronal enrarecido se extiende más allá de la galaxia
A medida que los chorros empujan hacia afuera, el equipo cree que chocan con el material circundante dentro de la galaxia, alejándolo del centro y calentándolo a temperaturas extremas. Este proceso crea lo que los científicos llaman gas de la línea coronal, un nombre tomado de la atmósfera exterior del Sol para describir el plasma súper caliente y altamente ionizado.
Según Kader, este tipo de gas coronal suele encontrarse muy cerca del agujero negro y rara vez se derrama hacia la galaxia anfitriona. Casi nunca se detecta fuera de la galaxia, lo que hace que las nuevas observaciones sean extremadamente inusuales.
La pura fuerza del flujo de salida es asombrosa. La energía transportada por el gas coronal equivale a detonar 10 quintillones de bombas de hidrógeno por segundo, dijo Quader.
“Hemos encontrado la estructura de gas coronal más extendida y coherente hasta la fecha”, dijo la coautora principal Vivian Yu, ex astrónoma investigadora de UC Irvine y ahora científica asociada en el Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojos de Caltech. “Esperábamos que JWST abriera la ventana de longitud de onda donde estas herramientas estarían disponibles para nosotros para buscar agujeros negros supermasivos activos, pero no esperábamos ver una emisión tan altamente correlacionada y mejorada en el primer objeto que miramos. Fue una agradable sorpresa”.
Múltiples telescopios revelan una historia violenta
Una imagen completa del chorro y del brillante gas coronal surgió sólo después de que los investigadores combinaron datos de varios observatorios. Las observaciones realizadas desde el telescopio Keck II, operado por la Universidad de California en Hawaii, descubrieron gas frío que se extiende lejos de la galaxia, alcanzando distancias de hasta 15 kiloparsecs del agujero negro.
Los científicos creen que este material frío representa un “registro fósil” de actividad de chorro anterior. Probablemente se trate de restos de un episodio anterior en el que el agujero negro expulsó gas del núcleo de la galaxia.
Por qué el telescopio espacial James Webb era esencial
El propio gas coronal fue detectado por el Telescopio Webb, que orbita alrededor del Sol a aproximadamente un millón de millas de la Tierra. Como el telescopio espacial más grande jamás construido, el Webb observa el universo en luz infrarroja, lo que le permite ver objetos ocultos a los telescopios tradicionales de luz visible.
Esta capacidad fue importante para estudiar el VV 340a. La galaxia tiene una gran cantidad de polvo que bloquea la luz visible, impidiendo que telescopios como el Keck vean profundamente su interior. La luz infrarroja, sin embargo, atraviesa el polvo, haciendo claramente visible la explosión del gas coronal en las imágenes de Webb.
Jets que detienen la formación de estrellas
El efecto de los chorros de agujeros negros sobre las galaxias es espectacular. Según el estudio, VV 340a pierde cada año suficiente gas como para formar 19 estrellas como nuestro Sol.
“Lo que en realidad está haciendo es calentar y eliminar el gas de formación de estrellas, lo que limita significativamente el proceso de formación de estrellas en las galaxias”, dijo Quader.
Pistas sobre el pasado y el futuro de la Vía Láctea
Actualmente no parece haber ningún chorro similar activo en la Vía Láctea. Sin embargo, Kader señaló que la evidencia sugiere que nuestro propio agujero negro supermasivo experimentó un evento de alimentación hace unos dos millones de años, que, según dijo, los primeros ancestros humanos como el Homo erectus pueden haber presenciado en el cielo nocturno.
Con el descubrimiento de este raro chorro progenitor y su enorme flujo de gas, los investigadores ahora planean examinar otras galaxias en busca de características similares. Su objetivo es comprender mejor cómo la fuerte actividad de los agujeros negros puede afectar la evolución a largo plazo de galaxias como la Vía Láctea.
“Estamos entusiasmados de continuar explorando fenómenos nunca antes vistos en diferentes escalas físicas en galaxias utilizando observaciones de estos instrumentos de última generación, y estamos ansiosos por ver qué más encontramos”, dijo Yu.
La financiación para la investigación fue proporcionada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
