Cómo los agujeros negros pueden “matar de hambre” a sus galaxias, según los científicos

Las grandes galaxias suelen tener un agujero negro supermasivo (SMBH) en su centro, alrededor del cual crecen, evolucionan y atraviesan cambios drásticos. Algunos de los eventos que caracterizan a estos sistemas cómicos son la muerte y el nacimiento de estrellas.

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto una posible forma de extinción galáctica utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST) para observar cómo un SMBH consume el combustible de su galaxia, conocida como GS-10578. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Nature.

El conjunto de estrellas, gases y planetas tiene una masa de alrededor de 200 mil millones de veces la masa del Sol. Sin embargo, su capacidad para formar nuevos astros se vio incapacitada debido al gran agujero negro que conforma su centro. Por eso es que se considera que esta galaxia está “muerta”.

Los científicos sospechaban que GS-10578 se dirigía hacia la extinción, pero necesitaban más información para determinar si existía un vínculo entre el agujero negro y la escasez de nacimiento de estrellas.

“Hasta Webb, no habíamos podido estudiar esta galaxia con suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabíamos si este estado de extinción es temporal o permanente”, expresó el coautor principal, el Dr. Francesco D’Eugenio, del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge en un artículo de la institución educativa.

Otro aspecto importante que devino de la investigación fue la observación de un movimiento ordenado de las estrellas en el disco galáctico, por lo que se determinó que las hipótesis establecidas sobre un final violento y disruptivo de la formación estelar pueden no darse en todos los casos.

Su tamaño indica que se trata de una galaxia masiva con relación al período del universo en el que se formó, tan solo 2 mil millones de años luego del Big Bang. La mayor parte de sus estrellas surgieron alrededor de 12,5 y 11,5 mil millones de años atrás.

“Si tuvo tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo, el proceso que detuvo la formación de estrellas probablemente ocurrió relativamente rápido”, señaló el coautor Roberto Maiolino, profesor del Instituto Kavli de Cosmología.

El JWST les permitió a los astrofísicos observar que GS-10578 expulsa enormes cantidades de gas, esencial para la formación de estrellas, a 1.000 kilómetros por segundo. La gran acción gravitacional del agujero negro acelera las partículas que se aproximan y provoca que el material escape a una velocidad mayor a la que podría ser contrarrestada por la atracción de la galaxia.

“La tasa de salida neutra es mayor que la tasa de formación estelar. Por lo tanto, esta es una evidencia directa de la retroalimentación eyectiva de SMBH, con una carga de masa capaz de interrumpir la formación estelar al eliminar rápidamente su combustible”, detallaron en el estudio.

De esta manera lograron determinar el rol que cumplen los agujeros negros en la extinción de sus galaxias anfitrionas, ya que las pueden “matar de hambre” al eliminar el combustible para crear astros. El estudio de otras galaxias masivas extintas es difícil, ya que dejaron de producir nuevas estrellas hace miles de millones de años y es casi imposible detectar el mecanismo que causó la erradicación de gases.

A su vez, los expertos descubrieron un nuevo componente que conforma los vientos que rodean a los agujeros negros en crecimiento. Las nubes de GS-10578 son tenues y de poca masa, y gracias a la sensibilidad del JWST se logró detectar un gas frío, denso y que no emite luz.

Este elemento tiene la capacidad de ocultar la luz de la galaxia que se encuentra detrás. Los científicos utilizarán el Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA) para determinar si se halla combustible para la creación de estrellas oculto detrás de estas densas nubes y profundizar en el efecto que tiene el agujero negro en la galaxia.

En el estudio los científicos proponen otro análisis a futuro: “Un censo de las propiedades de la línea de emisión de galaxias masivas, quiescentes y de alto corrimiento al rojo es esencial para aclarar si la retroalimentación fuerte y eyectiva de SMBH es episódica o si es un mecanismo clave para impulsar y mantener la quietud”.

“Sabíamos que los agujeros negros tienen un impacto enorme en las galaxias y quizás es común que detengan la formación de estrellas, pero hasta el Webb no pudimos confirmarlo directamente. Es otra forma en que el Webb representa un gran avance en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y cómo evolucionó”, concluyó Maiolino.