Un jet oscilante de agujero negro despoja a una galaxia de gas formador de estrellas

En el vasto universo, algunas galaxias albergan núcleos galácticos activos, regiones brillantes impulsadas por agujeros negros supermasivos que atraen materia circundante. Este proceso genera enormes cantidades de energía, que en ciertos casos alimentan jets estrechos que se proyectan desde el centro de la galaxia. Estos jets pueden expulsar gas, lo que impacta directamente en la formación de nuevas estrellas.

Un equipo de astrónomos liderado por Justin Kader observó este fenómeno en acción en la galaxia activa cercana conocida como VV 340a. Sus hallazgos revelaron que un jet lanzado por el agujero negro central de la galaxia impulsa un gran flujo de gas que influye en la futura formación estelar de la misma.

Un jet que expulsa gas hacia afuera

VV 340a contiene un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente, convirtiéndola en un lugar ideal para estudiar la interacción entre agujeros negros y sus galaxias anfitrionas. Utilizando observaciones en longitudes de onda infrarrojas, ópticas, de radio y submilimétricas, el equipo de investigación pudo rastrear tanto el jet como el gas expulsado de la galaxia.

Las observaciones se realizaron con varios grandes telescopios, incluyendo el Telescopio Espacial James Webb, el telescopio Keck-II, el Karl G. Jansky Very Large Array y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Cada telescopio proporcionó una pieza del rompecabezas, permitiendo al equipo construir una imagen más completa de cómo la energía del agujero negro se desplaza a través de la galaxia.

Los datos mostraron que el jet ioniza el gas y lo empuja lejos del centro de la galaxia mientras avanza. Los investigadores estimaron que el gas se expulsa a una tasa de 19.4 ± 7.9 masas solares por año, una cantidad suficiente para interrumpir el suministro de material necesario para formar nuevas estrellas.

Un jet oscilante a escala galáctica

Al combinar las observaciones con modelado por computadora, el equipo descubrió que el jet de VV 340a no se mueve en línea recta. En cambio, describe lentamente un movimiento cónico conocido como precesión, similar al suave vaivén de un trompo girando.

A escalas grandes, los datos de radio revelaron que el jet forma un patrón helicoidal mientras se propaga a través de la galaxia. Según los investigadores, esta es la primera vez que se observa un jet de radio en precesión que abarca escalas de kiloparsecs en una galaxia de disco. Este movimiento inusual ayuda al jet a interactuar con más gas circundante, haciéndolo más efectivo para expulsar material hacia afuera.

Gas extremadamente caliente y inusual

El gas que se expulsa de VV 340a está altamente energizado y fuertemente ionizado, lo que significa que sus átomos han perdido electrones debido a condiciones extremas. Los astrónomos se refieren a este tipo de material como gas de línea coronal, un término tomado de estudios de la atmósfera exterior del sol. En la mayoría de las galaxias, este tipo de gas se encuentra muy cerca del agujero negro y rara vez se extiende lejos en la galaxia anfitriona.

Sin embargo, en VV 340a, el gas coronal alcanza distancias mucho mayores de lo habitual. Las observaciones infrarrojas del Webb fueron especialmente importantes para revelar esta estructura. La galaxia contiene grandes cantidades de polvo que bloquean la luz visible, pero las longitudes de onda infrarrojas pueden atravesar ese polvo, exponiendo procesos energéticos ocultos a telescopios tradicionales.

El equipo sugiere que a medida que el jet fluye hacia afuera, se acopla con el gas en la galaxia y lo calienta a temperaturas extremas mientras lo empuja lejos del centro. Esta combinación de calentamiento y expulsión hace que el gas sea inutilizable para la formación de nuevas estrellas.

La importancia de este fenómeno para la evolución galáctica

La formación estelar depende de un suministro constante de gas frío. Cuando un jet de agujero negro calienta ese gas o lo expulsa por completo, la capacidad de la galaxia para producir nuevas estrellas puede disminuir drásticamente. En VV 340a, la tasa de flujo medida es lo suficientemente alta como para limitar significativamente la formación estelar con el tiempo, según los investigadores.

Jets como el observado en VV 340a no están actualmente activos en la Vía Láctea, aunque hay evidencia de que el agujero negro central de nuestra propia galaxia pudo haber pasado por una fase más activa hace millones de años. Al estudiar sistemas como VV 340a, los astrónomos esperan comprender mejor cómo los agujeros negros regulan el crecimiento y la evolución de las galaxias en todo el universo.

Ahora que el equipo ha identificado un raro jet oscilante a escala galáctica y su flujo de gas asociado, planean buscar ejemplos similares en otras galaxias. Encontrar más casos como este podría ayudar a aclarar cuán comunes son estas poderosas interacciones y cómo moldean fuertemente los ciclos de vida de galaxias como la nuestra.