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Los agujeros negros son los objetos más masivos del universo. Su atracción gravitacional es tan fuerte que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Pero según un nuevo estudio de la NASA, los agujeros negros pueden desempeñar un papel más complejo en los ecosistemas galácticos. Específicamente, se descubrió que un agujero negro contribuía a la formación de una nueva estrella en su vecindad, lo que ofrecía pistas tentadoras sobre cómo se desarrollan los agujeros negros masivos en primer lugar.

Una extracción de la región central de la galaxia enana con estallido estelar Henize 2-10 traza un flujo de salida, o puente de gas caliente de 230 años luz de largo, que conecta el agujero negro masivo de la galaxia y una región de formación estelar. Los datos del Hubble sobre la velocidad del flujo de salida del agujero negro, así como la edad de las estrellas jóvenes, indican una relación causal entre los dos. Créditos de imagen: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI); Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI).

Una guardería estelar

Hace unos diez años, Amy Reines, entonces estudiante de posgrado, descubrió un agujero negro en una galaxia a unos 30 millones de años luz de la Tierra, en la constelación austral Pyxis. Ella supo que algo andaba mal de inmediato, pero no fue hasta hace poco que las nuevas observaciones del Hubble arrojaron luz sobre la situación.

A solo 30 millones de años luz de distancia, Henize 2-10 está lo suficientemente cerca como para que Hubble pudiera capturar imágenes y evidencia espectroscópica de la salida de un agujero negro con mucha claridad. La sorpresa adicional fue que, en lugar de suprimir la formación de estrellas, el flujo de salida estaba provocando el nacimiento de nuevas estrellas, dijo Zachary Schutte, estudiante graduado de Reines y autor principal del nuevo estudio.

La galaxia, llamada Henize 2-10, es una galaxia llamada starburst, una galaxia donde las estrellas se forman a un ritmo mucho más alto de lo normal, alrededor de 1000 veces más rápido. La galaxia también es relativamente pequeña, la llamada galaxia enana y tiene un agujero negro en su centro, muy parecido a la Vía Láctea.

Los investigadores ya estaban al tanto de un capullo de gas inusual en el área, pero el Hubble también logró obtener una imagen de un flujo de salida vinculado al agujero negro central. Aunque el proceso no se comprende completamente, los astrónomos creen que los agujeros negros (o al menos algunos agujeros negros) tienen un flujo de salida a pesar de su enorme gravedad. En Henize 2-10, este flujo de salida se mueve a aproximadamente un millón de millas por hora, chocando contra el capullo de gas y resulta que las estrellas recién nacidas siguen el camino del flujo de salida.

Créditos de imagen: Schutte y Reines (2022).

En las galaxias grandes sucede lo contrario: el material que cae hacia el agujero negro forma chorros de plasma que no permiten la formación de estrellas. Pero aparentemente, en el menos masivo Henize 2-10, el flujo de salida tiene las características adecuadas para precipitar la formación de nuevas estrellas. Anteriormente, los estudios se centraban principalmente en galaxias más grandes, donde hay más evidencia observacional. Las galaxias enanas todavía están poco estudiadas, y solo gracias al Hubble los investigadores pudieron estudiar esto.

La sorprendente resolución del Hubble muestra claramente un patrón similar a un sacacorchos en las velocidades del gas, que podemos ajustar al modelo de un flujo de salida de precesión o tambaleo de un agujero negro. Un remanente de supernova no tendría ese patrón, por lo que es efectivamente nuestra prueba irrefutable de que se trata de un agujero negro, dijo Reines.

El papel que juegan los agujeros negros en el universo es uno de los mayores enigmas de la astronomía, y cuantos más datos ingresan, más parece que este no es un papel sencillo, sino más bien complejo. Por ejemplo, recientemente se demostró que los investigadores se dieron cuenta de que la mayoría (si no todas) las galaxias tienen un agujero negro en su centro. Cuanto más masiva es la galaxia, más masivo es el agujero negro central o, posiblemente, al revés, y la masa del agujero negro está afectando a la galaxia.

Pero no sabemos realmente cómo se formaron estos agujeros negros centrales (a menudo llamados agujeros negros supermasivos). Algunos investigadores sospechan que se formaron como agujeros negros regulares y de alguna manera acumularon más y más masa; otros creen que solo pudieron formarse en condiciones especiales en las primeras etapas del universo; otra teoría en competencia afirma que las semillas de estos agujeros negros provienen de densos cúmulos estelares que colapsan gravitacionalmente. El agujero negro en Henize 2-10 podría ofrecer pistas sobre estas teorías.

El agujero negro de la galaxia permaneció relativamente pequeño durante el tiempo cósmico y no acumuló mucho material. Esto sugeriría que ha permanecido relativamente sin cambios desde su formación, esencialmente ofreciendo una ventana a los primeros días del universo.

La era de los primeros agujeros negros no es algo que hayamos podido ver, por lo que realmente se ha convertido en la gran pregunta: ¿de dónde salieron? Las galaxias enanas pueden conservar algún recuerdo del escenario de siembra del agujero negro que, de otro modo, se habría perdido en el tiempo y el espacio, concluye Reines.

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