Los vientos de agujeros negros masivos impactan en la formación de estrellas

Los vientos que emiten los agujeros negros supermasivos tienen un impacto directo en la formación de estrellas en sus galaxias anfitrionas, según un estudio que ha dirigido la investigadora del Instituto de Astrofísica del archipiélago español de Canarias (IAC) Patricia Bessiere.

Una de las preguntas clave que la Astronomía trata de responder es "¿por qué las galaxias tienen ese aspecto?", señala este lunes el IAC en un comunicado, en el que afirma que las simulaciones por ordenador sobre cómo se formaron y evolucionaron sugieren que debería haber muchas más galaxias de alta masa que las que se observan.

"Así que ¿cuál es el ingrediente que falta en estas simulaciones? ¿Qué proceso dentro de las galaxias impide que se formen más estrellas?", continúa cuestionando el IAC.

Actualmente se sabe que todas las galaxias masivas albergan un agujero negro supermasivo en su corazón, que es millones o miles de millones de veces más pesado que el Sol.

Cuando la cantidad de gas del interior de la galaxia que cae sobre el agujero negro aumenta bruscamente, este se calienta y libera enormes cantidades de energía y cuando un agujero negro supermasivo atraviesa una fase de este tipo, se le denomina Núcleo Galáctico Activo o AGN.

Los astrónomos piensan que este fenómeno puede ser el ingrediente que les faltaba a sus simulaciones y que parte de la energía liberada por el AGN tendría el efecto de empujar el gas fuera de la galaxia, en un proceso conocido como "vientos impulsados por el AGN" o "retroalimentación del AGN", lo que significa que habrá menos gas con el que formar nuevas estrellas.

Un equipo de investigadoras del IAC ha tratado de captar este proceso en acción utilizando la espectroscopia de campo integral del instrumento KCWI, instalado en el telescopio Keck en Hawái, que permite tomar simultáneamente muchos espectros en diferentes lugares de la galaxia.

De esta manera han podido cartografiar tanto los vientos impulsados por el AGN como las edades de las estrellas en la región interior de la galaxia activa Markarian 34.

Con este enfoque, esperaban entender si estos vientos tenían un impacto directo en la formación de estrellas y los resultados del estudio se publican hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters como parte del proyecto QSOFEED, cuyo objetivo es comprender cómo los agujeros negros supermasivos afectan a las galaxias que los albergan.

Los resultados del equipo muestran que los AGN, y en particular, los vientos que estos impulsan, tienen un impacto complejo en sus galaxias anfitrionas.

De esta manera han comprobado que en una parte de la galaxia, por delante y en los bordes del viento, se están formando nuevas estrellas.

Patricia Bessiere explica que algunos estudios teóricos y simulaciones por ordenador sugieren que, a medida que el viento impulsado por el AGN atraviesa la galaxia, el gas más denso y frío, que se encuentra por delante y a los lados, se comprime, haciendo que las condiciones para la formación de estrellas sean más favorables.

"Esto significa que el viento está provocando realmente la formación de estrellas en lugar de suprimirla", detalla.

Sin embargo, al otro lado de la galaxia, el ritmo de formación estelar no se ve afectado por el viento.

El equipo sugiere que esto podría deberse a que el viento ahí es más rápido y turbulento, lo que significa que las condiciones para la formación de estrellas no son tan favorables.

Cristina Ramos, investigadora del IAC y coautora del artículo, señala que lo que están viendo "puede ser una evidencia de retroalimentación preventiva, lo que significa que el viento está perturbando el gas en la galaxia, el cual no puede colapsar para formar nuevas estrellas".

Este estudio demuestra que la relación entre los AGN y sus galaxias anfitrionas es compleja y puede afectar a diferentes regiones de distintas maneras.

"Los hallazgos de esta investigación observacional son piezas de información importantes a tener en cuenta en las simulaciones de formación y evolución de galaxias en lo que respecta al papel que juegan los AGN", aclara Bessiere.

Para mejorar la comprensión de esta relación el equipo planea ahora ampliar su estudio mediante la observación de una muestra mayor de AGNs utilizando el instrumento Megara, instalado en el Gran Telescopio Canarias en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla canaria de La Palma, en el Atlántico.

Este instrumento permitirá al equipo obtener datos de espectroscopia de campo integral que utilizarán para caracterizar la distribución espacial tanto de los vientos como de las poblaciones estelares.

Esto ayudará a los astrónomos a comprender los detalles de la relación entre el AGN y la formación estelar y, lo que es más importante, lo comunes que son estas interacciones.