¿Qué viene primero: los agujeros negros súpermasivos que devoran materia frenéticamente o las enormes galaxias donde éstos residen?

Un escenario totalmente nuevo ha surgido a partir de una serie de recientes y extraordinarias observaciones de un agujero negro sin hogar, que indican que los agujeros negros pueden estar “construyendo” la propia galaxia que los hospeda. Éste podría ser el eslabón perdido que se buscaba hace mucho tiempo para comprender por qué la masa de agujeros negros es mayor en galaxias que contienen más estrellas.

La impresión de este artista muestra cómo los chorros de los agujeros negros
podrían formar galaxias, lo que explica por qué la masa de un agujero negro
es mayor en las galaxias que contienen más estrellas

“La pregunta del ‘huevo o la gallina’ aplicada en el sentido de si acaso viene primero la galaxia o su agujero negro es uno de los temas más debatidos hoy en astrofísica”, dice David Elbaz, autor principal. “Nuestro estudio sugiere que los agujeros negros súpermasivos pueden desencadenar la formación de estrellas y así, ‘construir’ sus propias galaxias. Este eslabón también puede explicar por qué las galaxias que albergan agujeros negros más grandes tienen más estrellas”.

Para llegar a una conclusión tan extraordinaria, el equipo de astrónomos realizó exhaustivas observaciones de un objeto peculiar, el cuasar cercano HE0450-2958 , al único que no se le ha detectado una galaxia que lo albergue. HE0450-2958 está ubicado a unos 5 mil millones de años luz de distancia.

Hasta ahora se había especulado que la galaxia que albergaba al cuasar estaba escondida detrás de grandes cantidades de polvo, entonces los astrónomos emplearon para las observaciones un instrumento de infrarrojo medio en el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO. A esas longitudes de onda, las nubes de polvo relucen en forma muy brillante y son fácilmente detectables. “Observar en estas longitudes de onda nos permitiría localizar el polvo que podría esconder a la galaxia anfitriona”, dice Knud Jahnke, quien dirigió las observaciones realizadas en el VLT. “Sin embargo, no encontramos nada. En cambio, descubrimos una galaxia aparentemente no relacionada en las cercanías del cuasar que está produciendo estrellas a una velocidad frenética”.

Estas observaciones han proporcionado una nueva y sorprendente perspectiva del sistema. Mientras que alrededor del agujero negro no se revela ningún indicio de estrellas, la galaxia que la acompaña es extremadamente rica en estrellas muy jóvenes y brillantes. Está formando estrellas a una velocidad equivalente a unos 350 masas solares por año, cien veces más que las velocidades de las galaxias típicas del Universo local.

Observaciones anteriores habían mostrado que la galaxia que la acompaña está, de hecho, bajo fuego: el cuasar está arrojando un chorro de partículas altamente energéticas hacia su compañera, además de una corriente de gas que se desplaza rápidamente. La inyección de materia y energía hacia la galaxia indica que el propio cuasar podría estar induciendo la formación de estrellas y de esta forma, creando su propia galaxia anfitriona; en tal escenario, las galaxias habrían evolucionado a partir de nubes de gas golpeadas por los energéticos chorros que emergen de los cuasares.

“Los dos objetos tendrán que fusionarse en el futuro: el cuasar se está moviendo a una velocidad de sólo unas pocas decenas de miles de km/hora con respecto a la galaxia que lo acompaña y su separación es de sólo unos 22.000 años luz”, dice Elbaz. “A pesar que el cuasar aún está ‘desnudo’, eventualmente estará ‘vestido’ cuando se fusione con su compañera rica en estrellas. Entonces finalmente residirá dentro de una galaxia anfitriona como todos los demás cuasares”.

De ahí que el equipo haya identificado a los chorros del agujero negro como posible conductor de la formación de galaxias, lo que también puede constituir el eslabón perdido que se buscaba hace tanto tiempo para comprender por qué la masa de los agujeros negros es mayor en las galaxias que contienen más estrellas.

“Una extensión natural de nuestro trabajo es buscar objetos similares en otros sistemas”, dice Jahnke.

Los futuros instrumentos, tales como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, el European Extremely Large Telescope y el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ECA/CSA serán capaces de buscar tales objetos a distancias aún mayores, investigando la conexión entre agujeros negros y la formación de galaxias en el Universo más distante.

Esta investigación fue presentada en artículos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics, bajo el título “Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?”, por Elbaz y otros; y en el Astrophysical Journal, bajo el título “The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG”, por Jahnke y otros.

El equipo está compuesto por David Elbaz (Servicio de Astrofísica, CEA Saclay, Francia), Knud Jahnke (Max Planck Instituto de Astronomía, Heidelberg, Alemania), Eric Pantin (Servicio de Astrofísica, CEA Saclay, Francia), Damien Le Borgne (Universidad de París 6 y CNRS, Instituto de Astrofísica de París, Francia) y Géraldine Letawe (Instituto de Astrofísica y Geofísica , Universidad de Liège, Bélgica).

Fuente: El Mensajero de los Astros / ESO. Aportado por Eduardo J. Carletti