Los agujeros negros supermasivos modifican la región central de las galaxias

La investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias Cristina Ramos Almeida lidera un trabajo que ha utilizado datos del telescopio ALMA, en Chile, para entender de qué manera afectan los agujeros negros supermasivos a las galaxias que los albergan. Los resultados se publican hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.

Composición artística. Los agujeros negros supermasivos modifican la distribución de gas denso en la región central de las galaxias. Crédito: HST y C. Ramos Almeida. 

Los agujeros negros supermasivos, que se encuentran en el centro de las galaxias, juegan un papel fundamental a la hora de regular el crecimiento de las mismas, pero aún no sabemos con exactitud de qué manera sucede o bajo qué circunstancias. Lo que sí sabemos es que ocurre durante una fase en la que el agujero negro está consumiendo material de la galaxia donde reside a un ritmo muy elevado, haciéndose cada vez más pesado. Durante esta fase, se dice que la galaxia contiene un núcleo activo (o AGN, por sus siglas en inglés).

Estos periodos de actividad nuclear pueden ser recurrentes siempre que haya gas disponible para alimentar el agujero negro. Y uno de sus efectos son los vientos: gas del centro de la galaxia que es impulsado hacia fuera por la energía que libera el núcleo activo u otros fenómenos relacionados. Estos vientos pueden alcanzar velocidades de hasta miles de km/s cuando se trata de gas poco denso, y de hasta cientos de km/s en el caso del gas de mayor densidad. En el caso de los AGN más energéticos, como son algunos cuásares, podrían llegar a "vaciar" de gas el centro de las galaxias, impidiendo así la formación de nuevas estrellas.

Para estudiar los vientos de gas denso y frío (a temperaturas de menos de -170º C) se necesita hacer uso de telescopios como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que nos permiten estudiar la radiación milimétrica o submilimétrica, que tiene frecuencias entre el infrarrojo y las ondas de radio. ALMA es un interferómetro que se compone de 66 antenas móviles de alta precisión, que se pueden separar entre sí hasta 16 kilómetros. Esto nos permite estudiar las galaxias con un nivel de detalle sin precedente en este rango.

Haciendo uso de datos de galaxias activas obtenidos con ALMA, se publica hoy en la revista Astronomy & Astrophysics un artículo elaborado por un equipo internacional, que lidera la investigadora del IAC, Cristina Ramos Almeida. En él analizan los datos de una muestra de siete cuásares muy energéticos que se encuentran en el Universo Local. Este trabajo es parte del proyecto “QSOFEED” , cuyo objetivo es entender de qué manera afectan los agujeros negros supermasivos a las galaxias que los albergan.

“ALMA nos ha permitido estudiar los vientos de gas molecular frío de estos cuásares a través de la emisión de una molécula de monóxido de carbono”, explica Ramos Almeida. Y añade: “Este análisis es importante porque ese gas frío y denso es el material a partir del cual se forman nuevas estrellas y, hasta la fecha, no había datos de esta calidad y resolución para un conjunto de cuásares oscurecidos en el Universo Local”. Este tipo de cuásar es relevante porque puede constituir una fase importante para la evolución de las galaxias en la que el núcleo activo está evacuando y consumiendo gas a un ritmo muy elevado y que daría paso a una fase no oscurecida. Estudiar estos objetos cercanos es clave para entender lo que les estaba ocurriendo a estas galaxias cuando el universo tenía solo una cuarta parte de su edad actual. 

Basándose en los nuevos datos obtenidos con ALMA, el equipo ha descubierto que los vientos moleculares son en su mayoría coplanares con el disco donde se distribuye la mayor parte del gas molecular, relativamente compactos y lentos, alcanzando velocidades máximas de solo 200-350 km/s. Sin embargo, estos vientos, junto a la acción de los jets o chorros de radio en algunos casos, serían los responsables de modificar el contenido y la distribución del gas molecular en la región central de las galaxias (el kiloparsec central, que corresponde a unos 3300 años luz). “A pesar de que el contenido total de gas molecular de las galaxias anfitrionas no se ve significativamente modificado, las regiones más internas sí se ven alteradas por la acción de estos vientos”, señala Anelise Audibert, investigadora del IAC y coautora del trabajo.

El siguiente paso es observar una muestra mayor de cuásares oscurecidos con el instrumento MEGARA, instalado en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), y con ALMA, para caracterizar sus vientos ionizados y moleculares. “También queremos investigar las poblaciones estelares de las galaxias anfitrionas, con el objetivo de ver si los vientos más extremos son los que están afectando más significativamente a la formación de nuevas estrellas. Esto nos permitiría cuantificar de manera directa el efecto de la retroalimentación del AGN”, concluye Patricia Bessiere, investigadora del IAC y otra de las autoras del artículo, cuya investigación se centra en este aspecto del proyecto.

Artículo: C. Ramos Almeida, M. Bischetti, S. García-Burillo, A. Alonso-Herrero, A. Audibert, C. Cicone, C. Feruglio, C. N. Tadhunter, J. C. S. Pierce, M. Pereira-Santaella, P. S. Bessiere. The diverse cold molecular gas contents, morphologies, and kinematics of type-2 quasars as seen by ALMA. Astronomy & Astrophysics, 658, A155,

https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202141906

Contacto en el IAC:

Cristina Ramos Almeida (cra[at]iac.es)

Anelise Audibert (anelise.audibert[at]iac.es)

Patricia Bessiere (patricia.bessiere[at]iac.es)

• Publicado en el IAC el 18 de febrero del 2022, enlace publicación.