La poderosa radiación de los agujeros negros supermasivos activos, que se cree que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, puede hacer más que simplemente formar su propio entorno. Un nuevo estudio dirigido por Yongda Zhu de la Universidad de Arizona sugiere que estos agujeros negros también pueden ralentizar la formación de estrellas en galaxias a millones de años luz de distancia.
“Tradicionalmente, la gente pensaba que debido a que las galaxias están tan lejos, esencialmente evolucionan por sí solas”, dijo Zhu, autor principal del estudio, cuyos resultados se publicaron en Cartas de revistas astrofísicas. “Pero descubrimos que un agujero negro supermasivo muy activo en una galaxia puede afectar a otras galaxias a millones de años luz de distancia, lo que sugiere que la evolución de las galaxias puede ser un esfuerzo grupal”.
Zhu describe este concepto como un “ecosistema galáctico”, comparándolo con los ecosistemas interconectados de la Tierra. “Un agujero negro supermasivo activo es como un depredador hambriento que domina el ecosistema”, dijo. “En pocas palabras, consume materia y afecta el crecimiento de las estrellas en las galaxias cercanas”.
¿Qué hace que los agujeros negros supermasivos sean tan poderosos?
Los agujeros negros han fascinado a los científicos y al público desde que fueron propuestos por primera vez a principios del siglo XX. Estos objetos representan algunas de las condiciones más extremas del universo, con una gravedad tan fuerte que los objetos cercanos e incluso la luz pueden ser atraídos si se acercan demasiado.
Una categoría especial conocida como agujeros negros supermasivos, incluido el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, puede contener millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. Aunque los agujeros negros en sí no son visibles, pueden volverse increíblemente brillantes cuando consumen activamente material cercano.
Durante esta fase activa, conocida como cuásar, el gas y el polvo forman un disco giratorio alrededor del agujero negro, liberando grandes cantidades de energía a medida que cae hacia el interior. Estos quásares pueden arder con tanta intensidad que eclipsan a todas sus galaxias anfitrionas.
El misterio del JWST conduce a un nuevo descubrimiento
Los datos preliminares del telescopio espacial James Webb han revelado algo inesperado. Los astrónomos han notado que las regiones alrededor de algunos de los quásares más brillantes del universo temprano tienen menos galaxias de lo esperado. Dado que las galaxias masivas suelen formarse en cúmulos densos, esto plantea la cuestión.
“Nos sorprendió”, dijo Zhu. “¿El costoso JWST está roto?” Añadió con una sonrisa. “Luego nos dimos cuenta de que en realidad podrían existir galaxias allí, pero que serían difíciles de detectar porque su reciente formación estelar estaba suprimida”.
Esta idea llevó a los investigadores a considerar una nueva posibilidad. Quizás la intensa radiación de los quásares no sólo esté afectando a sus propias galaxias, sino que también esté limitando la formación de estrellas en las cercanas.
Evidencia de que los quásares suprimen la formación de estrellas
Para explorar esta idea, el equipo de investigación se centró en uno de los cuásares más brillantes conocidos, J0100+2802. Este objeto está impulsado por un agujero negro supermasivo con una masa aproximadamente 12 mil millones de veces la del Sol. Debido a que su luz ha viajado más de 13 mil millones de años, permite vislumbrar el universo cuando tenía menos de mil millones de años.
Utilizando JWST, el equipo midió la emisión de O III, una forma ionizada de oxígeno que indica la formación estelar reciente. Descubrieron que las galaxias situadas a aproximadamente un millón de años luz del quásar mostraban una emisión de O III más débil que sus homólogas ultravioleta. Este patrón indica que la formación de estrellas fue suprimida recientemente en esas galaxias.
“Se sabe que los agujeros negros tienen mucha ‘comida’, pero durante el proceso de consumo activo y en su brillante forma de quásar, también emiten una radiación muy fuerte”, dijo Zhu. “El intenso calor y la radiación dividen el hidrógeno molecular para formar una vasta nube interestelar de gas, extinguiendo la posibilidad de que se acumule y se convierta en una nueva estrella”.
Cómo la radiación interrumpe el nacimiento de estrellas
Las estrellas se forman en condiciones muy específicas, dependiendo de grandes cantidades de gas hidrógeno molecular frío. Este gas sirve como materia prima para la formación de nuevas estrellas. Los científicos ya sabían que los quásares podían destruir este gas dentro de sus propias galaxias, deteniendo efectivamente la formación de estrellas locales.
Lo que no estaba claro era si este efecto se extendía más allá de una sola galaxia. Al observar un cuásar en el universo primitivo, los investigadores han encontrado pruebas sólidas de que este efecto llega mucho más lejos de lo que se pensaba anteriormente.
“Por primera vez, tenemos evidencia de que esta radiación afecta al universo a escala intergaláctica”, dijo Zhu, y agregó que “los quásares no sólo suprimen las estrellas en sus galaxias anfitrionas, sino también en las galaxias cercanas dentro de un radio de al menos un millón de años luz”.
Por qué JWST era esencial
Según Zhu, este descubrimiento no habría sido posible sin el telescopio espacial James Webb. La expansión del Universo ha extendido la luz de objetos muy distantes como J0100+2802 a longitudes de onda infrarrojas. Los telescopios anteriores no podían detectar claramente esta tenue luz infrarroja.
La sensibilidad mejorada del JWST permite a los astrónomos observar estos primeros eventos cósmicos con un detalle sin precedentes, abriendo una nueva ventana sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias.
Qué significa esto para la Vía Láctea y más allá
La propia Vía Láctea alguna vez entró en la fase de cuásar, aunque hoy ya no está activa. Los investigadores ahora están considerando cómo esa fase podría afectar el desarrollo de nuestra galaxia y sus vecinas.
De cara al futuro, el equipo planea estudiar más cuásares para determinar si este fenómeno está muy extendido. Su objetivo es comprender mejor los mecanismos detrás de estas interacciones y si otros factores influyen.
“Comprender cómo las galaxias se afectaron entre sí en el universo temprano nos ayuda a comprender mejor cómo surgieron nuestras propias galaxias”, dijo Zhu. “Ahora entendemos que los agujeros negros supermasivos pueden desempeñar un papel mucho más importante en la evolución de las galaxias de lo que alguna vez pensábamos: actuando como depredadores cósmicos, influyendo en el crecimiento de las estrellas en las galaxias cercanas durante el universo temprano”.
