¿Captado un agujero negro creando su galaxia?

Esta impresión artística muestra cómo los chorros de agujeros negros supermasivos podrían formar galaxias, explicando por tanto por qué la masa de los agujeros negros es mayor en galaxias que contienen más estrellas.

¿Qué fue primero, los agujeros negros supermasivos que devoran frenéticamente materia o las enormes galaxias donde residen? Ha surgido un escenario completamente nuevo a partir de un reciente conjunto de extraordinarias observaciones de un agujero negro sin hogar: los agujeros negros pueden ser los “constructores” de su propia galaxia madre. Este podría ser el vínculo perdido buscado desde hace tiempo para comprender por qué las masas de los agujeros negros son mayores en galaxias que contienen más estrellas.

“La pregunta de ‘la gallina y el huevo’ de si es primero la galaxia o su agujero negro es uno de los temas más debatidos en la astrofísica actual”, dice el autor principal David Elbaz. “Nuestro estudio sugiere que los agujeros negros supermasivos pueden disparar la formación de estrellas, y de esta forma ‘construir’ sus propias galaxias madre. Este vínculo también podría explicar por qué las galaxias que alojan agujeros negros mayores tienen más estrellas”.

Para llegar a conclusiones tan extraordinarias, el equipo de astrónomos llevó a cabo extensas observaciones de un peculiar objeto, el quásar cercano HE0450-2958, el cual es el único para el que no se ha detectado aún una galaxia madre. HE0450-2958 está situado a aproximadamente 5000 millones de años de distancia.

Hasta ahora, se especulaba que las galaxias madre de los quásares estaban ocultas tras grandes cantidades de polvo, y por tanto los astrónomos usaban instrumentos del infrarrojo medio sobre el Telescopio Muy Grande de ESO para las observaciones. En tales longitudes de onda, las nubes de polvo brillan con fuerza y son detectadas con facilidad. “Observar estas longitudes de onda nos permitiría rastrear el polvo que podría ocultar la galaxia madre”, dice Knud Jahnke, que lideró las observaciones realizadas en el VLT. “No obstante, no encontramos nada. En lugar de esto descubrimos que una galaxia aparentemente no relacionada en la vecindad inmediata del quásar estaba produciendo estrellas a un ritmo frenético”.

Estas observaciones han proporcionado una nueva aproximación sorprendente al sistema. Aunque no se han revelado trazas de estrellas alrededor del agujero negro, su galaxia compañera es extremadamente rica en brillo y estrellas muy jóvenes. Está formando estrellas a un ritmo equivalente a 350 Soles por año, cien veces más que los ritmos de las galaxias normales en el universo local.

Anteriores observaciones demostraron que la galaxia compañera está, de hecho, bajo el fuego: el quásar está expulsando chorros de partículas altamente energéticas hacia su compañera, junto con un chorro de gas de movimiento rápido. La inyección de materia y energía en la galaxia indica que el propio quásar podría estar induciendo la formación de estrellas y por tanto creando su propia galaxia madre; en tal escenario, las galaxias habría evolucionado a partir de nubes de gas que eran impactadas por los chorros energéticos que surgen de los quásares.

“Los dos objetos están destinados a fusionarse en el futuro: el quásar se mueve a una velocidad de unas pocas decenas de miles de km/h con respecto a la galaxia compañera y su separación es de sólo 22 000 años luz”, dice Elbaz. “Aunque el quásar aún está ‘desnudo’, finalmente se ‘vestirá cuando se fusione con esta compañera rica en estrellas. Será entonces cuando finalmente residirá en una galaxia como el resto de quásares”.

Por consiguiente, el equipo ha identificado el agujero negro como el posible director de la formación de galaxias, el cual puede representar el eslabón perdido buscado desde hace tiempo para comprender por qué la masa de los agujeros negros es mayor en galaxias que contienen más estrellas.

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

Instrumentos futuros, tales como el Gran Conjunto Milimétrico/Submilimétrico de Atacama (ALMA), el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (EELT) y el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA serán capaces de buscar tales objetos incluso a mayores distancias de nosotros, estudiando la conexión entre agujeros negros y la formación de galaxias en el universo más lejano.