Algunas galaxias albergan un núcleo galáctico activo, una región intensamente brillante impulsada por un agujero negro supermasivo que atrae activamente materia cercana. A medida que el gas y el polvo giran en espiral hacia el agujero negro, se pueden liberar grandes cantidades de energía. En algunos casos, esa energía impulsa chorros estrechos que se disparan hacia afuera desde el centro de la galaxia. Estos chorros pueden expulsar gas de las galaxias y este proceso puede afectar directamente la cantidad de estrellas nuevas que pueden formar.
Los astrónomos dirigidos por Justin Kader han visto ahora este proceso en funcionamiento en una galaxia activa cercana conocida como VV 340a. Sus hallazgos muestran que un chorro lanzado por el agujero negro central de la galaxia está provocando una salida de gas a gran escala lo suficientemente potente como para influir en la futura formación estelar de la galaxia.
Un chorro que empuja el gas hacia afuera.
VV 340a contiene un agujero negro supermasivo que se está alimentando activamente, lo que lo convierte en un lugar ideal para estudiar cómo interactúan los agujeros negros con sus galaxias anfitrionas. Utilizando observaciones en longitudes de onda infrarrojas, ópticas, de radio y submilimétricas, el equipo de investigación pudo rastrear tanto el chorro como el gas expulsado de la galaxia.
Las observaciones provinieron de varias instalaciones importantes, incluido el Telescopio Espacial James Webb, el Telescopio Keck-2, el Carl G. Jansky Very Large Array y el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. Cada telescopio proporciona una pieza diferente del rompecabezas, lo que permite al equipo construir una imagen más completa de cómo la energía de los agujeros negros se mueve a través de las galaxias.
Los datos muestran que el chorro ioniza el gas y lo aleja del centro de la galaxia a medida que viaja hacia afuera. Los investigadores estiman que el gas se expulsa a un ritmo de 19,4 ± 7,9 masas solares por año. Esto equivale aproximadamente a 19 masas solares al año, suficiente para interrumpir el suministro de material necesario para formar nuevas estrellas.
Un chorro oscilante a escala galáctica
Combinando las observaciones con modelos informáticos, el equipo descubrió que el chorro de VV 340a no se mueve en línea recta. En cambio, traza lentamente un movimiento en forma de cono conocido como precesión. Tal movimiento es análogo a la rotación suave y tambaleante de una peonza.
A mayor escala, los datos de radio revelan que el chorro forma un patrón helicoidal a medida que se propaga a través de la galaxia. Según los investigadores, esta es la primera vez que se observa un chorro de radio que abarca la escala de kiloparsecs en una galaxia de disco. El movimiento inusual ayuda al chorro a interactuar con una mayor cantidad de gas circundante, lo que lo hace más efectivo para empujar el material hacia afuera.
Gas extremadamente caliente e inusual
El gas expulsado del VV 340a es muy energético y está fuertemente ionizado, lo que significa que sus átomos han perdido electrones debido a condiciones extremas. Los astrónomos se refieren a este tipo de material como gas de la línea coronal, término tomado del estudio de la atmósfera exterior del Sol. En la mayoría de las galaxias, este gas se encuentra muy cerca del agujero negro y rara vez se extiende hasta la galaxia anfitriona.
En VV 340a, sin embargo, el gas coronal llega mucho más lejos de lo habitual. Las observaciones infrarrojas de la red fueron particularmente importantes para revelar esta estructura. Las galaxias contienen grandes cantidades de polvo que bloquean la luz visible, pero las longitudes de onda infrarrojas pueden atravesar ese polvo, revelando poderosos procesos ocultos a los telescopios tradicionales.
El equipo sugiere que a medida que el chorro fluye hacia afuera, se combina con el gas de la galaxia y lo aleja del centro, calentándolo a temperaturas extremas. Esta combinación de calentamiento y eliminación hace que el gas sea inutilizable para la formación de nuevas estrellas.
Por qué esto es importante para la evolución de las galaxias
La formación de estrellas depende de un suministro constante de gas frío. Cuando un chorro de agujero negro calienta ese gas o lo expulsa por completo, la capacidad de la galaxia para formar nuevas estrellas puede disminuir rápidamente. Según los investigadores, en VV 340a, la tasa de flujo de salida medida es lo suficientemente alta como para limitar significativamente la formación de estrellas con el tiempo.
Los chorros vistos en VV 340a no están actualmente activos en la Vía Láctea, aunque hay evidencia de que el agujero negro central de nuestra propia galaxia pudo haber entrado en una fase más activa hace millones de años. Al estudiar sistemas como VV 340a, los astrónomos pueden comprender mejor cómo los agujeros negros controlan el crecimiento y la evolución de las galaxias en todo el universo.
Ahora que el equipo ha detectado un raro chorro oscilante a escala de galaxias y su flujo de gas asociado, planean buscar ejemplos similares en otras galaxias. Encontrar más casos de este tipo podría ayudar a aclarar cuán comunes son estas fuertes interacciones y con qué fuerza dan forma a los ciclos de vida de galaxias como la nuestra.
