Chorros de agujero negro son combustible para formación estelar

Esta fuente de gas denso y frío podría estar alimentando el proceso de formación de futuras estrellas, e incluso estar alimentando al propio agujero negro.

Astrónomos del MIT (Instituto de Tecnología de Massachussetts) y Cambridge usaron el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudiar una galaxia ubicada en el corazón de cúmulo del Fénix, un grupo de galaxias excepcionalmente numeroso situado a unos 5.700 millones de años luz de la Tierra.

La galaxia observada en el centro de este cúmulo contiene un agujero negro supermasivo que está devorando el gas incubador de estrellas y disparando un par de chorros intensos en direcciones opuestas en el espacio intergaláctico. Los astrónomos llaman a este tipo de sistema núcleo galáctico activo.

Las investigaciones realizadas anteriormente con el Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA habían revelado que los chorros de este núcleo galáctico activo están dibujando un par de "burbujas de radio" gigantes, es decir, enormes cavidades en el plasma caliente y difuso que rodea la galaxia.

Está burbujas en expansión debieran crear condiciones muy inhóspitas para que el gas caliente que lo rodea se enfríe y condense, etapas esenciales para la formación estelar futura.

Sin embargo, las observaciones más recientes realizadas con ALMA revelaron la existencia de filamentos de gas molecular frío condensándose alrededor de los bordes externos de las burbujas de radio. Estos filamentos se extienden por hasta 82.000 años luz a ambos lados del núcleo galáctico activo. En total contienen suficiente material para fabricar unos 10.000 millones de soles.

"Con ALMA podemos ver que hay un vínculo directo entre estas burbujas de radio infladas por el agujero negro supermasivo y el combustible que alimentará el crecimiento de la galaxia", afirma Helen Russell, astrónoma de la Universidad de Cambridge y autora principal de un artículo publicado en The Astrophysical Journal. "Esto aporta nuevos datos sobre cómo un agujero negro puede regular el nacimiento de estrellas y cómo una galaxia puede obtener material adicional para alimentar un agujero negro activo".

VÍNCULO ENTRE EL NÚCLEO GALÁCTICO ACTIVO Y EL CRECIMIENTO GALÁCTICO

Las nuevas observaciones de ALMA revelaron vínculos hasta entonces desconocidos entre el núcleo galáctico activo y la abundancia de gas molecular frío que alimenta los procesos de formación de estrellas.

"Para producir estos potentes chorros, los agujeros negros deben alimentarse del mismo material usado por las galaxias para formar nuevas estrellas", señala Michael McDonald, astrofísico del Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautor del artículo. "Este material alimenta los chorros que perturban la región e inhibe la formación estelar. Esto muestra cómo los agujeros negros pueden reducir la velocidad de crecimiento de su galaxia anfitriona".

Sin una fuente de calor considerable, las galaxias más grandes del Universo formarían estrellas a velocidades extremas, mucho más rápidas que las observadas. Los astrónomos creen que el calor emitido en forma de radiación y chorros por un agujero negro supermasivo que se alimenta de materia impide el sobreenfriamiento de la atmósfera de gas caliente del cúmulo y, de esa forma, inhibe la formación de estrellas.

Sin embargo, esta teoría ahora pasó a ser un poco más compleja. En el cúmulo del Fénix, Russell y su equipo observaron un proceso adicional que vincula a la galaxia con su agujero negro. Los chorros de radio que calientan la atmósfera del cúmulo también parecen estimular la producción del gas frío necesario para sustentar el núcleo galáctico activo.

"Por eso este resultado es tan sorprendente", explica Brian McNamara, astrónomo de la Universidad de Waterloo (Ontario, Canadá) y coautor del artículo. "Este agujero negro supermasivo regula el crecimiento de la galaxia haciendo burbujas y calentando los gases que la rodean. Y como si fuera poco, también enfría gas suficiente para alimentarse".

Este resultado ayuda a los astrónomos a entender el funcionamiento del "termostato" cósmico que controla la emisión de chorros de radio en los agujeros negros supermasivos.

"Esto también podría explicar cómo los agujeros negros más masivos pudieron inhibir brotes de formación estelar vertiginosos y al mismo tiempo regular el crecimiento de su galaxia anfitriona durante los últimos 6.000 millones de años, aproximadamente, de historia cósmica", observa Russell.