Descubren erupción galáctica masiva: 10 quintillones de bombas de hidrógeno por segundo

Astrónomos de la Universidad de California, Irvine identificaron lo que parece ser el mayor flujo de gas supercalentado jamás observado en el universo, proveniente de la galaxia cercana conocida como VV 340a. Los hallazgos fueron publicados en la revista Science.

Utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb de NASA, los investigadores detectaron vastas nubes de gas extremadamente caliente que emergen de ambos lados de la galaxia. Estas estructuras brillantes forman dos largas y estrechas nebulosas impulsadas por la intensa actividad alrededor de un agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia. Cada nebulosa se extiende al menos tres kilopársecs de longitud (un pársec equivale a aproximadamente 19 billones de millas).

En comparación, el disco completo de la galaxia VV 340a mide solo alrededor de tres kilopársecs de grosor.

"En otras galaxias, este tipo de gas altamente energizado casi siempre se encuentra confinado a varios decenas de pársecs de un agujero negro, y nuestro descubrimiento supera lo que se observa típicamente por un factor de 30 o más", afirmó el autor principal Justin Kader, investigador postdoctoral en física y astronomía de UC Irvine.

Jets de agujeros negros poderosos revelados

Observaciones de radio del Karl G. Jansky Very Large Array cerca de San Agustín, Nuevo México, revelaron un par de enormes jets de plasma que emergen de lados opuestos de la galaxia. Estos jets se forman cuando el gas que cae en un agujero negro supermasivo alcanza temperaturas extremas e interactúa con poderosos campos magnéticos. Como resultado, el material energizado es lanzado hacia afuera a velocidades tremendas.

A escalas aún mayores, los jets trazan un camino en espiral a través del espacio. Este patrón apunta a un proceso conocido como "precesión de jets", que se refiere a un cambio gradual en la dirección de los jets con el tiempo, similar al lento tambaleo de un trompo girando.

"Esta es la primera observación de un jet de radio precesionante a escala kilopársec en una galaxia de disco", dijo Kader. "Hasta donde sabemos, es la primera vez que hemos visto un jet de radio precesionante a escala kilopársec, o galáctica, impulsando un violento flujo de gas coronal hacia afuera".

Gas coronal raro se extiende más allá de la galaxia

A medida que los jets se empujan hacia afuera, el equipo cree que colisionan con material circundante dentro de la galaxia, forzándolo a alejarse del centro y calentándolo a temperaturas extremas. Este proceso crea lo que los científicos llaman gas de línea coronal, un nombre tomado de la atmósfera exterior del sol para describir plasma altamente ionizado y supercalentado.

Según Kader, este tipo de gas coronal generalmente se encuentra muy cerca de un agujero negro y rara vez se extiende lejos en la galaxia anfitriona. Casi nunca se detecta fuera de la propia galaxia, lo que hace que las nuevas observaciones sean altamente inusuales.

La potencia del flujo es asombrosa. Kader mencionó que la energía transportada por el gas coronal es equivalente a 10 quintillones de bombas de hidrógeno explotando cada segundo.

"Encontramos la estructura de gas coronal más extensa y coherente hasta la fecha", dijo la coautora principal Vivian U, exastrónoma investigadora de UC Irvine y ahora científica asociada en el Centro de Procesamiento y Análisis Infrarrojo de Caltech. "Esperábamos que el JWST abriera la ventana de longitud de onda donde estas herramientas para sondear agujeros negros supermasivos activos estarían disponibles para nosotros, pero no esperábamos ver una emisión tan altamente colimada y extendida en el primer objeto que observamos. Fue una agradable sorpresa".

Múltiples telescopios revelan una historia violenta

La imagen completa de los jets y el gas coronal brillante emergió solo después de que los investigadores combinaron datos de varios observatorios. Observaciones del Telescope Keck II operado por la Universidad de California en Hawái descubrieron gas más frío que se extiende mucho más lejos de la galaxia, alcanzando distancias de hasta 15 kilopársecs del agujero negro.

Los científicos piensan que este material más frío representa un "registro fósil" de la actividad anterior de los jets. Probablemente consiste en restos de episodios anteriores cuando el agujero negro expulsó gas del núcleo de la galaxia.

Por qué el Telescopio Espacial James Webb fue esencial

El gas coronal en sí fue detectado por el telescopio Webb, que orbita el sol a aproximadamente un millón de millas de la Tierra. Como el telescopio espacial más grande jamás construido, Webb observa el universo en luz infrarroja, lo que le permite ver objetos ocultos a telescopios tradicionales de luz visible.

Esta capacidad fue crítica para estudiar VV 340a. La galaxia contiene grandes cantidades de polvo que bloquean la luz visible, impidiendo que telescopios como Keck vean profundamente en su interior. Sin embargo, la luz infrarroja atraviesa el polvo, haciendo que el gas coronal en erupción sea claramente visible en las imágenes de Webb.

Jets que detienen la formación de estrellas

El impacto de los jets del agujero negro en la galaxia es dramático. Según el estudio, VV 340a está perdiendo suficiente gas cada año como para formar 19 estrellas como nuestro sol.

"Lo que realmente está haciendo es limitar significativamente el proceso de formación de estrellas en la galaxia al calentar y eliminar gas formador de estrellas", dijo Kader.

Pistas sobre el pasado y futuro de la Vía Láctea

No parece haber un jet similar activo en la Vía Láctea hoy. Sin embargo, Kader señaló que hay evidencia que sugiere que nuestro propio agujero negro supermasivo experimentó un evento de alimentación hace aproximadamente dos millones de años, algo que, según él, los primeros ancestros humanos como Homo erectus pudieron haber presenciado en el cielo nocturno.

Con el descubrimiento de este raro jet precesionante y su masivo flujo de gas, los investigadores ahora planean examinar otras galaxias en busca de características similares. Su objetivo es comprender mejor cómo la actividad poderosa de los agujeros negros puede influir en la evolución a largo plazo de galaxias como la Vía Láctea.

"Estamos emocionados de continuar explorando fenómenos nunca antes vistos en diferentes escalas físicas de galaxias utilizando observaciones de estas herramientas de última generación, y no podemos esperar a ver qué más encontraremos", dijo U.

La investigación fue financiada por NASA y la National Science Foundation.