Agujeros negros supermasivos dentro de galaxias moribundas detectados en el universo primitivo


Un equipo internacional de astrónomos utilizó una base de datos que combina observaciones de los mejores telescopios del mundo, incluido el Telescopio Subaru, para detectar la señal de los agujeros negros supermasivos activos de galaxias moribundas en el universo primitivo. La aparición de estos agujeros negros supermasivos activos se correlaciona con cambios en la galaxia anfitriona, lo que sugiere que un agujero negro podría tener efectos de gran alcance en la evolución de su galaxia anfitriona.

La región de sondeo COSMOS rodeada de imágenes de galaxias utilizadas en este estudio. En estas galaxias, la formación estelar cesó hace unos 10.000 millones de años. (Imágenes compuestas de 3 colores en falso color que combinan datos del Telescopio Subaru y VISTA). Crédito: NAOJ

La galaxia de la Vía Láctea incluye estrellas de varias edades, incluidas estrellas que aún se están formando. Pero en las galaxias conocidas como galaxias elípticas, todas las estrellas son viejas y tienen aproximadamente la misma edad. Esto indica que al principio de sus historias, las galaxias elípticas tuvieron un período de formación estelar prolífica que terminó repentinamente. No se comprende bien por qué esta formación estelar cesó en algunas galaxias pero no en otras. Una posibilidad es que un agujero negro supermasivo altere el gas en algunas galaxias, creando un entorno inadecuado para la formación de estrellas.

Para probar esta teoría, los astrónomos observan galaxias distantes. Debido a la velocidad finita de la luz, la luz tarda un tiempo en viajar a través del vacío del espacio. La luz que vemos de un objeto a 10 mil millones de años luz de distancia tuvo que viajar durante 10 mil millones de años para llegar a la Tierra. Por lo tanto, la luz que vemos hoy muestra cómo se veía la galaxia cuando la luz la dejó hace 10 mil millones de años. Así que mirar galaxias distantes es como mirar atrás en el tiempo. Pero la distancia intermedia también significa que las galaxias distantes se ven más débiles, lo que dificulta el estudio.

Para superar estas dificultades, un equipo internacional dirigido por Kei Ito en SOKENDAI en Japón utilizó el Cosmic Evolution Survey (COSMOS) para muestrear galaxias a 9.500-12.500 millones de años luz de distancia. COSMOS combina datos tomados por telescopios líderes en el mundo, incluido el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el telescopio Subaru. COSMOS incluye datos de ondas de radio, luz infrarroja, luz visible y rayos X.

El equipo primero utilizó datos ópticos e infrarrojos para identificar dos grupos de galaxias: aquellas con formación estelar en curso y aquellas donde la formación estelar se ha detenido. La relación señal-ruido de los datos de rayos X y ondas de radio era demasiado débil para identificar galaxias individuales. Entonces, el equipo combinó los datos de diferentes galaxias para producir imágenes de relación señal / ruido más altas de galaxias «promedio». En las imágenes promediadas, el equipo confirmó las emisiones de rayos X y de radio de las galaxias sin formación estelar.

Esta es la primera vez que se detectan tales emisiones en galaxias distantes a más de 10 mil millones de años luz de distancia. Además, los resultados muestran que las emisiones de rayos X y radio son demasiado fuertes para ser explicadas solo por las estrellas de la galaxia, lo que indica la presencia de un agujero negro supermasivo activo. Esta señal de actividad del agujero negro es más débil para las galaxias donde la formación de estrellas está en curso.

Estos resultados, publicados en The Astrophysical Journal, muestran que un final abrupto en la formación de estrellas en el universo primitivo se correlaciona con una mayor actividad de agujeros negros supermasivos. Se necesita más investigación para determinar los detalles de la relación.

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