Una galaxia sobrevive al banquete de su agujero negro supermasivo, por ahora.
Se cree que los agujeros negros más hambrientos devoran tanto material circundante que ponen fin a la vida de su galaxia anfitriona. Este proceso de banquete es tan intenso que crea un objeto altamente energético llamado quásar, uno de los objetos más brillantes del universo, cuando la materia giratoria es absorbida por el vientre del agujero negro. Ahora, los investigadores han encontrado una galaxia que sobrevive a las voraces fuerzas del agujero negro al seguir dando a luz nuevas estrellas, unas 100 estrellas del tamaño del Sol al año.
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| Ilustración de la galaxia llamada CQ4479. El agujero negro extremadamente activo en el centro de la galaxia está consumiendo material tan rápido que el material brilla a medida que gira hacia el centro del agujero negro, formando un quásar luminoso. Los quásares crean una energía intensa que se pensaba para detener el nacimiento de todas las estrellas y dar un golpe letal al crecimiento de una galaxia. Pero SOFIA descubrió que la galaxia CQ4479 está sobreviviendo a estas fuerzas monstruosas, reteniendo suficiente gas frío, que se muestra alrededor de los bordes en marrón, para dar a luz unas 100 estrellas del tamaño del Sol al año, que se muestran en azul. El descubrimiento está haciendo que los científicos reconsideren sus teorías de la evolución galáctica. Créditos: NASA / Daniel Rutter |
El descubrimiento del telescopio de la NASA en un avión, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), puede ayudar a explicar cómo surgieron las galaxias masivas, a pesar de que el universo de hoy está dominado por galaxias que ya no forman estrellas. Los resultados se publican en el Astrophysical Journal, enlace artículo.
"Esto nos muestra que el crecimiento de agujeros negros activos no detiene el nacimiento de estrellas instantáneamente, lo que va en contra de todas las predicciones científicas actuales", dijo Allison Kirkpatrick, profesora asistente de la Universidad de Kansas en Lawrence Kansas y coautora del estudio. "Nos está haciendo repensar nuestras teorías sobre cómo evolucionan las galaxias".
SOFIA, un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR, estudió una galaxia extremadamente distante, ubicada a más de 5.250 millones de años luz de distancia llamada CQ4479. En su núcleo hay un tipo especial de quásar que fue descubierto recientemente por Kirkpatrick llamado "cuásar frío". En este tipo de cuásar, el agujero negro activo todavía se está alimentando de material de su galaxia anfitriona, pero la intensa energía del cuásar no ha devastado todo el gas frío, por lo que las estrellas pueden seguir formándose y la galaxia sigue viva. Esta es la primera vez que los investigadores tienen una visión detallada de un cuásar frío, midiendo directamente el crecimiento del agujero negro, la tasa de nacimiento de estrellas y la cantidad de gas frío que queda para alimentar la galaxia.
"Nos sorprendió ver otra galaxia extraña que desafía las teorías actuales", dijo Kevin Cooke, investigador postdoctoral de la Universidad de Kansas en Lawrence, Kansas, y autor principal de este estudio. "Si este crecimiento en tándem continúa, tanto el agujero negro como las estrellas que lo rodean se triplicarían en masa antes de que la galaxia llegue al final de su vida".
Como uno de los objetos más brillantes y distantes del universo, los cuásares o "fuentes de radio cuasi estelares" son notoriamente difíciles de observar porque a menudo eclipsan todo lo que los rodea. Se forman cuando un agujero negro especialmente activo consume grandes cantidades de material de la galaxia circundante, creando fuertes fuerzas gravitacionales. A medida que más y más material gira cada vez más rápido hacia el centro del agujero negro, el material se calienta y brilla intensamente. Un quásar produce tanta energía que a menudo eclipsa todo lo que lo rodea, cegando los intentos de observar su galaxia anfitriona. Las teorías actuales predicen que esta energía se calienta o expulsa el gas frío necesario para crear estrellas, deteniendo el nacimiento de estrellas y provocando un golpe letal al crecimiento de una galaxia. Pero SOFIA revela que hay un período relativamente corto en el que el nacimiento de estrellas de la galaxia puede continuar mientras el festín del agujero negro continúa alimentando las poderosas fuerzas del cuásar.
En lugar de observar directamente las estrellas recién nacidas, SOFIA utilizó su telescopio de 9 pies para detectar la luz infrarroja que irradia el polvo calentado por el proceso de formación de estrellas. Utilizando los datos recopilados por la cámara de banda ancha aerotransportada de alta resolución de SOFIA, o el instrumento HAWC +, los científicos pudieron estimar la cantidad de formación estelar durante los últimos 100 millones de años.
"SOFIA nos permite ver en esta breve ventana de tiempo donde los dos procesos pueden coexistir", dijo Cooke. "Es el único telescopio capaz de estudiar el nacimiento de estrellas en esta galaxia sin verse abrumado por el cuásar intensamente luminoso".
La ventana corta de crecimiento conjunto de estrellas y agujeros negros representa una fase temprana en la muerte de una galaxia, en la que la galaxia aún no ha sucumbido a los efectos devastadores del cuásar. Se necesita una investigación continua con SOFIA para saber si muchas otras galaxias pasan por una etapa similar con el crecimiento conjunto de estrellas y agujeros negros antes de llegar al final de su vida. Las observaciones futuras con el telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento está programado para 2021, podrían descubrir cómo los cuásares afectan la forma general de sus galaxias anfitrionas.
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| SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California. El instrumento HAWC + fue desarrollado y entregado a la NASA por un equipo de varias instituciones dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California. |
SOFIA es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California gestiona el programa SOFIA, la ciencia y las operaciones de la misión en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de Universidades, con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA de la Universidad de Stuttgart. La aeronave es mantenida y operada por el Armstrong Flight Research Center Building 703 de la NASA, en Palmdale, California. El instrumento HAWC + fue desarrollado y entregado a la NASA por un equipo de múltiples instituciones liderado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.
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Última actualización: 27 de noviembre de 2020, enlace artículo.
Montaje: Kassandra Bell
