Un agujero negro está “matando de hambre” a su galaxia anfitriona, revela James Webb

En un nuevo estudio, un equipo internacional, codirigido por la Universidad de Cambridge y publicado en la revista Nature Astronomy, utilizó el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA para observar una galaxia que tiene aproximadamente el tamaño de la Vía Láctea, unos 2.000 millones de años después del Big Bang en el universo primitivo. La mayoría de las galaxias grandes tienen un agujero negro supermasivo en su centro, incluida esta galaxia que el equipo ha observado. Sin embargo, esta galaxia está esencialmente "muerta", ya que parece haber dejado de formar nuevas estrellas.

“Basándonos en observaciones anteriores, sabíamos que esta galaxia se encontraba en un estado de extinción: no está formando muchas estrellas dado su tamaño, y esperamos que exista un vínculo entre el agujero negro y el fin de la formación estelar”, dijo el coautor principal, el Dr. Francesco D'Eugenio, del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge. “Sin embargo, hasta Webb, no habíamos podido estudiar esta galaxia con suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabíamos si este estado de extinción es temporal o permanente”.

La galaxia de Pablo

La galaxia GS-10578, también llamada Galaxia de Pablo en honor al colega que primero decidió observarla en detalle, es enorme para un período tan temprano en el universo. Su masa total es alrededor de 200 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, y la mayoría de sus estrellas se habrían formado hace unos 12.500-11.500 millones de años.

“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 el coautor, el profesor Roberto Maiolino, 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”.

Utilizando el Telescopio Webb, el equipo detectó que la galaxia está expulsando gas a unos 1.000 kilómetros por segundo, lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitatoria de la galaxia. Los vientos de rápido movimiento están siendo expulsados de la galaxia por el agujero negro en su centro. La Galaxia de Pablo tiene vientos de salida rápidos de gas caliente, pero son tenues y están hechos de nubes con poca masa.

El telescopio Webb detectó signos de un nuevo componente de viento, que no fue visto por telescopios anteriores. Este gas es más frío, lo que lo hace más denso y no emite ninguna luz en absoluto. El telescopio Webb puede ver las nubes de gas oscuro debido a que bloquean parte de la luz que produce la galaxia detrás de ellas. La masa del gas que se elimina de la galaxia es mayor que la que la galaxia necesita para seguir formando nuevas estrellas. Lo que significa que el agujero negro está matando de hambre a la galaxia.

Un agujero negro mata de hambre a su galaxia

“Hemos encontrado al culpable”, afirma D’Eugenio. “El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva, cortando la fuente de ‘alimento’ que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas”.

Los modelos teóricos anteriores habían sugerido que los agujeros negros podrían tener este efecto en las galaxias, pero antes de utilizar el telescopio Webb no era posible detectar este efecto directamente. Los modelos anteriores predecían que el final de la formación estelar tiene un efecto violento en su galaxia, que en esencia destruye su forma. Las estrellas en la Galaxia de Pablo todavía se están moviendo de una manera que sugiere que esto no siempre puede ser así.

“Sabíamos que los agujeros negros tienen un impacto enorme en las galaxias y quizás es común que detengan la formación de estrellas, pero hasta Webb no pudimos confirmarlo directamente”, dijo Maiolino. “Es otra forma en que Webb es un gran paso adelante en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y cómo evolucionó”.

Referencia de la noticia:

D’Eugenio, F., Pérez-González, P.G., Maiolino, R., Scholtz, J., Perna, M., Circosta, C., Übler, H., Arribas, S., Böker, T., Bunker, A.J., Carniani, S., Charlot, S., Chevallard, J., Cresci, G., Curtis-Lake, E., Jones, G.C., Kumari, N., Lamperti, I., Looser, T.J. and Parlanti, E. (2024). A fast-rotator post-starburst galaxy quenched by supermassive black-hole feedback at z = 3. Nature Astronomy, [online] pp.1–14.DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02345-1