Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge ha realizado un descubrimiento fascinante al identificar una de las galaxias "muertas" más antiguas jamás observadas. Este hallazgo revela que un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia puede provocar su lenta agonía, en lugar de desintegrarla de forma violenta.
El estudio se llevó a cabo utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb y del Atacama Large Millimeter Array (ALMA), enfocándose en una galaxia que existió en el universo temprano, aproximadamente tres mil millones de años después del Big Bang. Conocida como GS-10578, pero apodada ‘Pablo’s Galaxy’ en honor al astrónomo que la observó por primera vez en detalle, esta galaxia es notablemente masiva para su época, con una masa equivalente a 200 mil millones de soles.
A pesar de su juventud cósmica, Pablo’s Galaxy dejó de formar nuevas estrellas debido a la casi total ausencia de gas frío, esencial para la formación estelar. El agujero negro supermasivo en su núcleo es señalado como el responsable de este fenómeno. Sin embargo, en lugar de un evento catastrófico único, la galaxia experimentó lo que los científicos han denominado “muerte por mil cortes”, donde el agujero negro calentaba repetidamente el gas circundante, impidiendo que la galaxia recibiera nuevos suministros y estrangulando lentamente la formación estelar. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
Análisis detallado del fenómeno galáctico
Los investigadores dedicaron casi siete horas a observar Pablo’s Galaxy con ALMA, buscando detectar monóxido de carbono, un indicador del gas hidrógeno frío. Sin embargo, no encontraron nada. “Lo que nos sorprendió fue cuánto se puede aprender al no ver algo”, comentó el Dr. Jan Scholtz, coautor principal del estudio. “Incluso con una de las observaciones más profundas de ALMA sobre este tipo de galaxias, prácticamente no quedaba gas frío. Esto indica un proceso lento de inanición más que un golpe mortal único”.
Por otro lado, la espectroscopía del JWST reveló potentes vientos de gas neutro fluyendo desde el agujero negro a velocidades cercanas a los 400 kilómetros por segundo, eliminando cada año 60 masas solares de gas. Estos datos sugieren que el combustible restante de la galaxia podría haberse agotado en tan solo entre 16 y 220 millones de años, mucho más rápido que el milenio habitual para galaxias similares.
Implicaciones para la comprensión del universo temprano
“La galaxia parece un disco rotatorio tranquilo”, explicó el Dr. Francesco D’Eugenio, también coautor y asociado al Kavli Institute for Cosmology. “Eso indica que no sufrió una fusión disruptiva importante con otra galaxia. Sin embargo, dejó de formar estrellas hace 400 millones de años mientras el agujero negro sigue activo”. Este comportamiento sugiere que las actividades actuales del agujero negro no son las responsables del cese en la formación estelar; más bien, episodios repetidos han impedido que el combustible regrese.
Al reconstruir la historia de formación estelar de Pablo’s Galaxy, los investigadores concluyeron que evolucionó con un flujo neto cero: nunca recibió nuevo gas para reabastecerse. En lugar de expulsar todo su gas en un solo evento cataclísmico, el agujero negro parece haber calentado o expulsado material entrante a través de múltiples ciclos.
“No necesitas un solo cataclismo para detener la formación estelar en una galaxia; simplemente hay que evitar que el combustible fresco entre”, afirmó Scholtz.
Nuevas perspectivas sobre las galaxias antiguas
Estos hallazgos ayudan a explicar una creciente población de galaxias masivas y sorprendentemente antiguas observadas por Webb en el universo temprano. “Antes del telescopio Webb, estas eran desconocidas”, comentó Scholtz. “Ahora sabemos que son más comunes de lo que pensábamos; este efecto de inanición podría ser la razón por la cual viven rápido y mueren jóvenes”.
El estudio pone en evidencia las ventajas de combinar las observaciones radio ultra profundas de ALMA con los espectros infrarrojos del JWST. Se prevé realizar futuros trabajos dirigidos a otras galaxias similares para determinar si la inanición lenta es más común que los violentos eventos destructivos en las primeras etapas del universo.
El equipo cambrense ha sido galardonado con 6.5 horas adicionales del tiempo del JWST utilizando el instrumento MIRI para realizar nuevas observaciones centradas en el gas hidrógeno caliente y así profundizar en los mecanismos exactos mediante los cuales este agujero negro supermasivo está impidiendo la formación estelar.
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