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Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), los astrónomos han observado un agujero negro supermasivo en el universo primitivo que está matando a su galaxia dejándola “morir de hambre”.
Sorprendentemente, esta «muerte galáctica por inanición» parece haberse producido muy rápidamente gracias a la creación de vientos de gas de 3 2000 000 kilómetros por hora de velocidad.
Las galaxias se consideran «muertas» o «quiescentes» cuando se ha interrumpido su formación estelar . Esto puede suceder cuando se han agotado los componentes básicos de las estrellasl las densas nubes de gas y polvo.
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que las galaxias pueden «morir» prematuramente cuando sus agujeros negros supermasivos centrales las «purgan» de gas y polvo.
Estas observaciones del JWST representan la primera detección sólida de un efecto de este tipo y, de hecho, pueden frenar el nacimiento de estrellas al dejar sin energía a las galaxias. Los hallazgos fueron presentados por un equipo de investigadores dirigido por científicos de la Universidad de Cambridge que estudiaron la galaxia primitiva, oficialmente llamada GS-10578, pero apodada «galaxia de Pablo» en honor al miembro del equipo que se propuso observarla en detalle.
La galaxia de Pablo se encuentra a unos 11.500 millones de años luz de distancia, lo que significa que se ve como era solo 2.300 millones de años después del Big Bang, lo que en términos cosmológicos, es un universo muy temprano.
La galaxia GS-10578 vista por el JWST es una galaxia temprana «muerta de hambre» por su agujero negro supermasivo (Crédito de la imagen: Francesco D’Eugenio)
«Basándonos en observaciones anteriores, sabíamos que esta galaxia se encontraba en un estado de extinción: no se están formando muchas estrellas dado su tamaño, y esperamos que exista un vínculo entre el agujero negro y el fin de la formación estelar», dijo en un comunicado Francesco D’Eugenio, miembro del equipo del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge . «Sin embargo, hasta el JWST, no hemos podido estudiar esta galaxia con suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabíamos si este estado de extinción es temporal o permanente».
Con una masa 200 mil millones de veces mayor que la del Sol, la galaxia de aproximadamente el tamaño de la Vía Láctea dió origen a la mayoría de sus estrellas hace entre 12.500 y 11.500 millones de años es inusualmente masiva para este período del universo primitivo.
«En el universo primitivo, la mayoría de las galaxias estaban formando muchas estrellas, por lo que es interesante ver una galaxia muerta tan masiva en este período de tiempo», dijo Roberto Maiolino, miembro del equipo y también del Instituto Kavli de Cosmología. «Si tuvo tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo, el proceso que detuvo la formación de estrellas probablemente ocurrió relativamente rápido».
Gracias al JWST, el equipo pudo determinar que el agujero negro supermasivo que se encuentra en el corazón de la galaxia de Pablo está expulsando grandes cantidades de gas a velocidades de hasta 3 500 000 kilómetros por hora.
La velocidad del gas es significativa porque es lo suficientemente sustancial como para vencer la influencia gravitacional de la galaxia de Pablo y así escapar de la galaxia para siempre.
Muchas galaxias con agujeros negros supermasivos que se alimentan o «acrecientan» tienen vientos rápidos de gas que fluyen desde ellas, pero normalmente, estos tienen una masa bastante baja.
El JWST encontró un nuevo componente en los vientos de la Galaxia de Pablo que otros telescopios no habían detectado alrededor de otras galaxias activas.
Este componente de gas es más frío y denso y, por lo tanto, emite poca luz, por lo que otros telescopios no lo detectaron. El JWST, con su increíble sensibilidad, pudo detectar esta densa corriente de gas porque bloquea la luz de las galaxias que se encuentran detrás de ella.
El equipo descubrió que la masa de la corriente de gas de la galaxia de Pablo era mayor que el gas necesario para formar la base de la formación de nuevas estrellas. Esto es suficiente para demostrar que el agujero negro supermasivo de esta galaxia está extinguiendo el nacimiento de estrellas en esta galaxia temprana y distante.
«Hemos encontrado al culpable», dijo D’Eugenio. «El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva al cortarle la fuente de ‘alimento’ que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas».
Si bien las observaciones del JWST confirmaron modelos anteriores de evolución galáctica y el papel de los agujeros negros supermasivos en la extinción del nacimiento de estrellas, también aportaron algunas sorpresas.
Anteriormente, los modelos teóricos predecían que el fin de la formación estelar podría tener un efecto caótico y turbulento en las galaxias, destruyendo su forma. El hecho de que las estrellas en la galaxia de Pablo parezcan seguir moviéndose de manera ordenada sugiere que esto podría no ser siempre así.
El equipo pretende ahora dar seguimiento a las observaciones de la galaxia de Pablo realizadas con el JWST con una investigación realizada con el Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA), que consta de 66 radiotelescopios ubicados en el norte de Chile. Esto podría revelar si aún queda gas frío y denso en la galaxia de Pablo y el efecto que su agujero negro supermasivo está teniendo en los alrededores inmediatos de la galaxia.
«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 JWST no pudimos confirmarlo directamente», concluyó Maiolino. «Es otra forma en la que el JWST supone un gran avance en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y su evolución».
La investigación del equipo fue publicada el lunes 16 de septiembre pasado en la revista Nature Astronomy.
Fuente: https://www.space.com/
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