Este descubrimiento revela cómo los agujeros negros pueden determinar el destino de galaxias enteras.
El corazón de la mayoría galaxias, o puede que todas, está compuesto por enormes agujeros negros con una masa miles de millones de veces superior a la del Sol. Muchos son relativamente tranquilos, como el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Pero existen otros conocidos como nucleos galácticos activos que devoran de manera voraz todo lo que les rodea, lo que puede dar lugar a los mencionados vientos propios de los agujeros negros.
“Mientras sucede eso, el material también es machacado y estrujado en una especie de vórtice o remolino que los astrofísicos llaman disco de acumulación”, dice Francesco Tombesi, líder del estudio en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, de la Universidad de Maryland. “La fricción en el disco origina que el material se caliente hasta temperaturas muy elevadas y que emita una gran luminosidad, de aproximadamente un billón de veces la del Sol. La presión de esta radiación puede ser tan grande que puede llegar a desplazar a la materia en un viento”.
Agujeros negros gigantes y galaxias
Descubrimientos anteriores sugerían que había una relación directa entre el tamaña de los núcleos galácticos y el tamaño de las galaxias en las que moran. Los científicos sospechaban que estos grandes núcleos activos podrían generar grandes vientos que arrastrarían hacia el exterior grandes cantidades del material del que se forman las estrellas, extinguir la formación de las mismas e influenciar la evolución de sus propias galaxias.
Los científicos tienen ahora la primera evidencia observable que confirma que los agujeros negros supermasivos pueden generar estas enormes corrientes.
“Lo más emocionante de estos resultados es que finalmente tenemos una prueba clara de que los agujeros negros supermasivos que forman el centro de las galaxias son tan poderosos que pueden influenciar el desarrollo de las mismas”, dice Tombesi. “La implicación más importante es que nuestras teorías acerca de cómo se formaron, crecieron y evolucionaron las galaxias y los agujeros negros supermasivos tienen que tomar en cuenta al mismo tiempos a ambos (galaxias y agujeros negros)”.
Los científicos han investigado el agujero negro supermasivo localizado en el centro de la galaxia conocida como IRAS F11119+3257, que está a 2.600 millones de años luz de la Tierra. Investigaciones realizadas estiman su masa en 16 millones de veces la del Sol.
Los investigadores analizaron esta galaxia con información obtenida por el satélite de rayos X Suzaku en 2013, un proyecto conjunto de la NASA y la agencia espacial japonesa, JAXA. Descubrieron un viento en el centro galáctico que comienza viajando un 30% de la velocidad de la luz, unos 323 millones de km/h. Los científicos estiman que una cantidad de gas equivalente a 1,5 veces la masa del Sol es impulsada por este viento cada año.
Utilizando información infrarroja proveniente del observatorio espacial Herschel de la ESA, los investigadores vieron que a medida que este viento de agujero negro progresa hacia el exterior aproxidamente 1.000 años luz, se decelera hasta unos 3,6 millones de km/h. Al mismo tiempo, lleva consigo una cantidad adicional de gas equivalente a 800 soles por año, expulsando dicho material hacia el exterior de la galaxia. Los investigadores que el 20% de la energía del viento en las cercanías del agujo negro se dedica a propulsar este gran flujo.
Agujeros negros ventosos
Los astrónomos habían detectado con anterioridad vientos en las cercanías de los agujeros negros utilizando telescopios de rayos X, habiendo captado flujos de gas dirigidos hacia el exterior mucho mayores a través de observaciones infrarrojas. Pero esta es la primera vez que los científicos han detectado ambos fenómenos en la misma galaxia.
“Otras galaxias eran muy vagas en el infrarrojo o los rayos X, o había mucho gas obstruyendo nuestra visión de sus regiones centrales”, añade Tombesi.
Estudios anteriores sugerían que otra posible causa de estos gigantes flujos de escape era la energía procedente de la formación de estrellas en el centro de la galaxia. Sin embargo, esta nueva investigación sostiene que el brillo del núcleo activo de la IRAS 11119+3257, responsable del 80% de la radiación de la galaxia, indica que la formación de estrellas no podría explicar esta radiación por sí misma. Esto llevó a los investigadores a concluir que los vientos tenían que ser los responsables.
La detección del flujo de material que escapa de un agujero negro supermasivo, desde la menor hasta la mayor escala, ayuda a tener una visión completa de cómo estos vientos pueden privar a una galaxia del gas necesario para la formación de nuevas estrellas.
“El agujero negro supermasivo está absorbiendo gas interestelar, pero al mismo tiempo está afectando a la formación de estrellas con sus poderosos vientos”, dice Tombesi. “Los astrofísicos describen este proceso como una realimentación entre el agujero negro central y la galaxia, que en una escala temporal amplia ayuda a regular su evolución conjunta”.
Por el momento los investigadores solo han experimentado el fenómeno descrito en esta galaxia. Pero, ahora que tienen una idea más clara sobre lo que deben buscar, dicen que van a ser capaces de encontrar más galaxias de este tipo.
La NASA y la JAXA tienen planeado lanzar para principios de 2016 el ASTRO-H, un satélite sucesor del Suzaku, que contendrá una instrumentación que hará posible estudiar galaxias como la IRAS F11119+3257 con un mayor detalle.
“Estas no son las típicas galaxias espirales o elípticas. Son como un accidente ferroviario”, dice Sylvain Veilleux, coautor del estudio, de la Universidad de Maryland. “Dos galaxias chocaron entre sí, y ahora forman un único cuerpo. Este choque de trenes proporcionó todo el material para alimentar al agujero negro supermasivo que es responsable del enorme flujo de escape a escala galáctica”.
