Los agujeros negros supermasivos pueden ralentizar la formación de estrellas no sólo en sus propias galaxias sino también en galaxias cercanas, lo que sugiere que pueden haber desempeñado un papel mucho más importante de lo que se pensaba anteriormente en la configuración de la evolución de las galaxias en el universo primitivo.
La potente radiación emitida por los agujeros negros supermasivos activos, que se cree que existen en los centros de la mayoría de las galaxias, puede ralentizar el crecimiento de las estrellas no sólo en sus galaxias anfitrionas, sino también en galaxias a millones de años luz de distancia, según ha descubierto un nuevo estudio.
«Tradicionalmente, la gente ha pensado que las galaxias evolucionan en gran medida por sí solas porque están muy separadas entre sí», explica Yonda Zhu, investigadora postdoctoral en el Departamento de Astronomía y Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, quien dirigió el estudio.
«Pero descubrimos que un agujero negro supermasivo altamente activo en una galaxia puede influir en otras galaxias a millones de años luz de distancia, lo que sugiere que la evolución de las galaxias puede ser un esfuerzo más bien colectivo».
Las propiedades destructivas de los agujeros negros supermasivos afectan el crecimiento de las estrellas
Zhu explicó que esto se conoce como el «ecosistema galáctico» y se puede comparar con los ecosistemas entrelazados de la Tierra.
«Un agujero negro supermasivo activo es como un depredador hambriento que domina un ecosistema», dice. «En pocas palabras, traga materia y afecta el crecimiento de las estrellas en las galaxias cercanas».
Desde que fueron predichos por primera vez a principios del siglo XX, las propiedades destructivas y espeluznantes de los agujeros negros han fascinado tanto a los científicos como al público en general.
Los agujeros negros, considerados los objetos más extremos del universo, contienen una masa y una gravedad enormes, y pueden capturar materia cercana e incluso luz si se acercan demasiado.
Un pequeño subconjunto de la Vía Láctea, incluido su agujero negro central, se conoce como «supermasivo» y tiene millones, y a veces miles de millones, de veces la masa del Sol.
Los superemisores de energía devoran toda la materia circundante
Como sugiere el nombre, los agujeros negros son invisibles. Pero cuando un agujero negro supermasivo devora activamente el material que lo rodea, aparece como un punto muy brillante en las imágenes de los telescopios, a veces emitiendo cientos de billones de veces más energía que el sol.
Los astrónomos llaman a estos monstruos cósmicos cuásares. Esta es la etapa de la vida de un agujero negro en la que forma un disco giratorio de gas y polvo que gira en espiral hacia adentro, emitiendo enormes cantidades de energía, a menudo más que la energía de toda su galaxia anfitriona.
resolver un misterio de larga data
Las primeras observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb sugirieron que había pocas galaxias alrededor de cuásares gigantes en el universo primitivo. Este resultado fue sorprendente porque las galaxias grandes normalmente se encuentran en cúmulos estelares densos y no aisladas.
«Pensamos que JWST podría romperse», dijo Zhu. «Entonces nos dimos cuenta de que las galaxias podrían existir realmente, pero que eran difíciles de detectar porque se había suprimido la formación estelar muy reciente».
Esa comprensión condujo a nuevas ideas audaces. ¿Podrían estos agujeros negros supermasivos y extremadamente brillantes no sólo afectar a sus propias galaxias, sino también inhibir la formación de estrellas en las galaxias vecinas?
El calor intenso descompone el hidrógeno molecular que ayuda a la formación de estrellas
Para probar esta idea, el equipo de investigación estudió J0100+2802, uno de los quásares más brillantes jamás observados. J0100+2802 está impulsado por un agujero negro supermasivo de aproximadamente 12 mil millones de veces la masa del Sol.
Un equipo de científicos utilizó JWST para medir la emisión de O III, una forma ionizada de oxígeno, un gas específico que rastrea la formación estelar muy reciente en las galaxias. La baja proporción de O III implica que se rompen las condiciones ideales para la formación de estrellas en grandes nubes de gas frío.
El equipo de investigación observó claras diferencias entre las galaxias dentro de un radio de un millón de años luz del quásar dominante. La galaxia exhibe una débil emisión de O III en comparación con la luz ultravioleta, lo que coincide con una formación estelar suprimida y muy reciente.
«Se sabe que los agujeros negros ‘comen’ muchas cosas, pero en el proceso de alimentación activa y en forma de quásares brillantes, también emiten una radiación muy fuerte», dijo Zhu. «El intenso calor y la radiación dividen las moléculas de hidrógeno que forman la vasta nube de gas interestelar, eliminando cualquier posibilidad de que se acumule y se convierta en nuevas estrellas».
Probando fenómenos en múltiples campos de cuásares
Los investigadores esperan probar si este fenómeno se extiende a múltiples regiones de cuásares y comprender exactamente cómo las galaxias se ven afectadas por los cuásares vecinos, y si hay otros factores menos obvios en juego.
Zhu concluye: «Comprender cómo interactuaban las galaxias entre sí en el universo primitivo nos ayuda a comprender mejor cómo se formó nuestra galaxia.
«Ahora sabemos que los agujeros negros supermasivos pueden haber desempeñado un papel mucho más importante en la evolución de las galaxias de lo que se pensaba, actuando como depredadores cósmicos e influyendo en el crecimiento de las estrellas en las galaxias cercanas en el universo temprano».
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