Los agujeros negros supermasivos "apagan" a las galaxias

La formación estelar en las galaxias se detendría a causa de los agujeros negros supermasivos que acechan en su corazón: mientras la galaxia crece y produce nuevas estrellas, al mismo tiempo se amplifica su agujero negro supermasivo, que en un momento se vuelve tan poderoso e influyente como para detener la producción estelar y dejar inactiva a la galaxia. 

Investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han revelado que los agujeros negros con masas equivalentes a millones de soles frenan el nacimiento de nuevas estrellas en galaxias activas. Utilizando aprendizaje automático y simulaciones informáticas para respaldar los resultados de distintas observaciones, los científicos realizaron un gran aporte a un debate que lleva décadas en la comunidad astronómica: ¿qué fenómeno explica que las galaxias activas dejen de formar nuevas estrellas?

Diferentes avances científicos que se fueron acumulando a lo largo del tiempo hicieron posible comprobar cómo el gas colapsa para formar nuevas estrellas, tanto dentro como fuera de nuestra propia Vía Láctea. Sin embargo, al acceder a la observación de sectores cada vez más amplios del cosmos, por ejemplo con herramientas como el Sloan Digital Sky Survey (SDSS), los astrónomos verificaron que no todas las galaxias en el Universo local están formando estrellas de forma activa. Mientras esto sucede, existe al mismo tiempo una población abundante de galaxias "inactivas", que forman estrellas a una tasas más bajas.

Las hipótesis previas

Para entender la causa de este fenómeno, los especialistas han elaborado diferentes hipótesis. Según un artículo publicado en Universe Today, una idea es que las galaxias simplemente se quedan sin el gas y el polvo necesarios para formar estrellas. Como las estrellas consumen gas y polvo para formarse y su vida puede durar miles de millones de años, con el paso del tiempo cada vez hay menos material disponible. 

Una segunda explicación que las supernovas “limpian” las galaxias de gas y polvo. Las estrellas más tempranas de una galaxia son a menudo increíblemente masivas, pero viven vidas cortas y explotan en forma de supernovas. Las ondas de choque de estas supernovas podrían detener la producción estelar, al destrozar las regiones dedicadas a la formación de nuevas estrellas.

Video: la investigadora Joanna Piotrowska explica cómo los agujeros negros cierran la formación estelar. Créditos: Royal Astronomical Society / YouTube.

El papel de los agujeros negros supermasivos

Pero el equipo de investigadores dirigido por Joanna Piotrowska ha encontrado otra solución al problema. De acuerdo a una nota de prensa, se enfocaron en los agujeros negros supermasivos, objetos con millones o incluso miles de millones de masas solares, que realmente tienen un gran efecto en su entorno. Estos objetos monstruosos fuerzan a sus galaxias anfitrionas a una especie de retiro parcial de la formación estelar.

Luego de comparar observaciones de diferentes zonas del espacio con técnicas de aprendizaje automático y simulaciones informáticas, descubrieron que la masa del agujero negro es el factor más importante para determinar si una galaxia está activa o inactiva. Según los especialistas, a medida que el agujero negro supermasivo continúa creciendo, se convierte en un núcleo galáctico activo (AGN): se trata de una región, de entre aproximadamente 1 y 100 años luz de diámetro, que se localiza en el centro de una galaxia y que se “alimenta” mediante la materia que se acumula en el agujero negro supermasivo.

Según el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, este poderoso centro de atracción gravitacional va consumiendo poco a poco el gas y el polvo que la galaxia destinaba a la formación estelar. En consecuencia, a la par del desarrollo del enorme agujero negro, la galaxia se va quedando sin la posibilidad de producir nuevas estrellas y se vuelve inactiva. 

Referencia

On the quenching of star formation in observed and simulated central galaxies: Evidence for the role of integrated AGN feedback. Piotrowska, Joanna M., et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stab3673