Cómo se conecta el material que oscurece los agujeros negros con sus galaxias anfitrionas

Ilustración del nexo entre hoyos negros y centros galácticos (IAC).

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y del Instituto de Astronomía de la Universidad Católica de Chile acaban de publicar un documento en el que recogen sus más recientes observaciones sobre el material que oscurece los núcleos de las galaxias, donde usualmente hallamos agujeros negros supermasivos. Nature Astronomy publica el trabajo.

Los agujeros negros, mientras activos, se alimentan del material de la propia galaxia que los alberga en su centro, convirtiéndose este en un núcleo activo (AGN), y a la actividad nuclear ahí como retroalimentación del AGN. Este fenómeno puede desencadenar una serie de procesos sobre el gas a partir del cual se forman las estrellas en las galaxias, calentándolo, haciéndolo circular, engulléndolo o expulsándolo.

Al tragarla desde su centro, el hoyo negro impide que la galaxia siga expandiéndose por lo que la AGN es un factor determinante al ejecutar simulaciones sobre formación de galaxias para explicar las observaciones de galaxias masivas a distancias cosmológicas.

"Si la retroalimentación del AGN no se tiene en cuenta en las simulaciones -advierte Cristina Ramos, del IAC-, el número de galaxias masivas que éstas predicen cuando el Universo era mucho más joven es demasiado alto en comparación con el que se observa".

Se trata de procesos en galaxias masivas con agujeros negros supermasivos de incluso miles de millones de masas solares en sus centros, en fases de entre uno y cien millones de años, que representan tan solo una fracción de evoluciones de miles de millones de años.

Ello supone la principal dificultad para esta área de estudio astronómico, que se ha tenido que enfocar en mirar al núcleo de las galaxias y el material que los conecta, principalmente en gas y polvo, observables mediante rayos infrarrojo y rayos-X.

Todo ello gracias a instrumentos y telescopios como CanariCam en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), del Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), y el Very Large Array Interferometer (VLTI) en el infrarrojo, así como a satélites de rayos-X como NuSTAR, Swift/BAT y Suzaku, que en años recientes han integrado sus resultados.

“El material nuclear es más complejo y dinámico de lo que pensábamos hace unos años: es muy compacto, está formado por nubes de gas y polvo que rotan en torno al agujero negro central, y sus propiedades dependen del brillo del AGN y del ritmo al que el agujero negro consume el material de la galaxia anfitriona. Además, sabemos que no es una estructura aislada, sino que está conectada con la galaxia a través de chorros de material saliente y entrante que forman parte de un ciclo que tiene como fin alimentar al agujero negro y posiblemente regular la formación de nuevas estrellas”, señala Ramos.

Recientemente, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha proporcionado la primera imagen de este material que oscurece a los núcleos activos y los conecta con su galaxia anfitriona. La galaxia NGC 1068 tiene a su material distribuido en forma de disco muy compacto, de 7-10 pársecs (1 pc equivale a 3,26 años luz) de diámetro, y además de los movimientos normales de rotación de su disco, hay movimientos no circulares que corresponden a gas desplazándose a altas velocidades que escapan del núcleo.

Claudio Ricci, de la Universidad Católica de Chile, asegura que durante la próxima década, “una nueva generación de instrumentos y telescopios infrarrojos y rayos-X nos permitirán continuar avanzando en nuestro conocimiento de este material nuclear y cómo se conecta con su galaxia anfitriona".

Hans Huerto

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