Un monstruo acecha en el corazón de muchas galaxias, incluso en nuestra propia Vía Láctea. Este monstruo posee la masa de millones o billones de soles. La inmensa gravedad lo envuelve dentro de un oscuro capullo de espacio y tiempo: un agujero negro supermasivo. Pero aunque están ocultos en la oscuridad y son difíciles de observar, los agujeros negros también pueden brillar más que una galaxia entera. Al alimentarse, estos monstruos dormidos se despiertan transformándose en un cuásar, uno de los objetos más luminosos del Universo. La energía que irradia un cuásar al espacio es tan poderosa que puede interferir con la formación de estrellas durante miles de años luz en sus galaxias anfitrionas. Pero una galaxia parece estar ganando una batalla contra su monstruo llameante despertado y en un artículo reciente publicado en el Diario astrofísicolos astrónomos están tratando de determinar cómo sobrevive esta galaxia.
Rivales cósmicos
A medida que el polvo y el gas interestelar son atraídos hacia un agujero negro supermasivo, giran en espiral hacia adentro formando un «disco de acreción». Eventualmente, este material caerá a través del «horizonte de eventos», el límite entre el agujero negro y el resto del Universo donde la materia y la energía ya no pueden escapar. El disco de acreción es aplastado por la gravedad del agujero negro, lo que genera una fricción, un calor y una energía increíbles. La energía generada en el disco puede eclipsar a toda la galaxia circundante.
Un cuásar no solo compite con las estrellas vecinas por el objeto más brillante, sino también por la materia prima. El agujero negro literalmente se está comiendo el suministro de combustible que, de lo contrario, podría usarse para la futura formación de estrellas en una galaxia determinada. Además, la radiación del cuásar puede calentar y expulsar el gas de su galaxia anfitriona, un proceso llamado «explosión». El gas calentado y disperso ya no puede formar grumos densos y fríos necesarios para desencadenar la formación de estrellas. Nuestra comprensión actual de la evolución de las galaxias es que una vez que se forma un cuásar en una galaxia, la formación de estrellas llega a su fin, un paso hacia la muerte inevitable de esa galaxia.
Un nuevo campeón
Sin embargo, a 5250 millones de años luz de la Tierra reside la galaxia CQ4479. En el corazón de CQ4479 hay un agujero negro supermasivo de 24 millones de masas solares. (A modo de comparación, Sagitario A* (pronunciado “A – estrella”), el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, tiene 4,6 millones de masas solares). Este agujero negro se está alimentando activamente y se ha convertido en un cuásar. El gas de la galaxia cae en picado hacia el cuásar a un ritmo de 0,3 masas solares (la masa de nuestro Sol) por año, creando un disco de acreción en llamas. El cuásar brilla con la luz de 200 mil millones de soles. Pero, a pesar del cuásar, CQ4479 sigue creando estrellas… muchas de ellas.
fuegos artificiales en el cielo
CQ4479 está clasificada como una galaxia de “explosión estelar” que presenta tasas increíbles de formación de estrellas, lo contrario de lo que se espera en una galaxia con un cuásar activo. Nuestra Vía Láctea genera entre 1.5 a 3 masas solares equivalentes a estrellas cada año. ¡CQ4479 crea 95! Se cree que los estallidos estelares son el resultado de interacciones entre galaxias. Cuando dos galaxias chocan, los gases de cada una se fusionan, lo que puede desencadenar períodos masivos de estallidos estelares. Incluso sin colisionar, la gravedad mutua de las galaxias en proximidad puede agitar el gas interestelar que cataliza los estallidos estelares.
La tasa de formación de estrellas de CQ4479 parece seguir el ritmo del crecimiento del agujero negro supermasivo. También queda una gran cantidad de material de formación estelar en esta galaxia. Clasificado como un «quásar frío», el quásar de CQ4479 coexiste con una galaxia compuesta principalmente de gas interestelar frío, alrededor del 50-70% de la masa total de la galaxia. Al ritmo actual de formación de estrellas, la galaxia se quedará sin gases formadores de estrellas en unos 500 millones de años, a menos que el quásar acabe finalmente con la formación de estrellas de la galaxia.
Viendo el pasado y el futuro de una galaxia
El período de formación estelar de CQ4479 ya ha durado entre 200 y 500 millones de años. Y dada la masa del agujero negro y su tasa de crecimiento, el cuásar ha estado activo durante al menos 50 millones de esos años. El cuásar podría entonces estar en el proceso de «apagar» la formación estelar. Si es así, CQ4479 proporciona información sobre una etapa de la evolución de las galaxias que no hemos estudiado con gran detalle: ese período en el que la formación de estrellas se ralentiza en presencia de un cuásar activo. La importancia de este particular descubrimiento de cuásar frío es que la formación de estrellas no es inmediatamente cerrarse, un efecto quizás anulado por las galaxias con brotes estelares que luchan contra sus propios agujeros negros. Esta investigación también produce la primera vez que se mide directamente un cuásar con respecto a su crecimiento, tasa de nacimiento de estrellas y la cantidad de gas frío en relación con la galaxia anfitriona.
«Esto nos muestra que el crecimiento de los agujeros negros activos no detiene el nacimiento de estrellas instantáneamente, lo que va en contra de todas las predicciones científicas».
Allison Kirkpatrick – profesora asistente en la Universidad de Kansas y coautor
cinco veces más brillante que nuestra propia galaxia. – NASA
Aunque se encuentran a miles de millones de años luz de distancia, los cuásares siguen siendo tan deslumbrantes para los telescopios que oscurecen la visibilidad de la galaxia que los rodea. Las mediciones del cuásar en CQ4479 utilizadas por el equipo de investigación se realizaron con la NASA/Centro Aeroespacial Alemán SOFÍA (Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja) telescopio montado en un avión. Viajando a bordo de un avión 747, el telescopio de 3 metros de SOFIA podría desentrañar la luz del quásar de CQ4479 de las estrellas circundantes, el único telescopio en el mundo (o sobre el mundo) capaz de hacerlo.
El telescopio tiene la ventaja de poder ver a grandes alturas por encima de gran parte de la atmósfera terrestre como un telescopio espacial, mientras que aún puede regresar a la Tierra para recibir servicio y actualizaciones. El futuro telescopio espacial James Webb verá el Universo en luz infrarroja tal como lo hace SOFIA ahora para observar el corazón de CQ4479. Webb tendrá entonces la capacidad de estudiar también los cuásares distantes y dar seguimiento a esta investigación sobre la evolución de las galaxias y la relación entre los cuásares, el gas estelar y la formación de estrellas.
Un gigante dormido
Más cerca de casa, el agujero negro de nuestra propia Vía Láctea, muestra evidencia de actividad de cuásar incluso en los últimos millones de años. Conocidas como las «Burbujas de Fermi», dos enormes burbujas de radiación gamma y de rayos X emanan del núcleo de nuestra galaxia y se extienden 50.000 años luz perpendiculares al plano galáctico. Irradiando hacia el exterior a casi mil kilómetros por segundo, las burbujas pueden ser el resultado del festín de nuestro agujero negro supermasivo con una nube de gas interestelar hace millones de años. Ese período ya terminó, pero la energía liberada todavía viaja por el espacio y es visible para nuestros telescopios: un eco del aullido de nuestro propio monstruo despertado.
– Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Más para explorar
Publicación de investigación original Muerte de la luz: un cuásar frío que se desvanece de rayos X en z ~ 0.405 – IOPscience Kevin C Cooke y otros 2020 (disponible con credenciales de inicio de sesión de instituciones académicas)
¿Qué es un cuásar? – Vídeo Universo Hoy
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Los astrónomos encuentran la fuente de las enormes burbujas de gas que fluyen de la Vía Láctea, aún no tienen idea de qué las causó.
