Simulación artística. Los vientos del agujero negro barren el gas de las galaxias. Crédito: ESA/ATG medialab.
Los agujeros negros supermasivos son agujeros negros con una masa del orden de millones o decenas de miles de millones de masas solares.
Se encuentran en el centro de muchas galaxias e influyen poderosamente en su evolución porque consumen ingentes materiales de la galaxia donde residen. Durante esta fase se dice que la galaxia contiene un núcleo activo (o AGN, por sus siglas en inglés).
El efecto que esa actividad nuclear tiene en la galaxia anfitriona es lo que se conoce como retroalimentación del AGN, y una de sus manifestaciones son los vientos: se trata de gas del centro de la galaxia que está siendo empujado hacia fuera por la energía que libera el núcleo activo.
Estos vientos pueden alcanzar velocidades de hasta miles de km/s y en el caso de los AGN más enérgeticos, como son por ejemplo los cuásares, pueden llegar a "vaciar" de gas el centro de las galaxias, impidiendo así la formación de nuevas estrellas.
Se ha demostrado que la evolución de la formación estelar a nivel cosmológico no se puede explicar sin la existencia de un mecanismo que la regule.
Vientos con forma de cuásares
Ahora astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias han utilizado el instrumento EMIR instalado en el Gran Telescopio de Canarias (GTC) para el estudio de estos vientos con forma de cuásares que se desarrollan en seno de las galaxias por la dinámica de los agujeros negros.
EMIR es un instrumento desarrollado íntegramente en el Instituto de Astrofísica de Canarias, que estudia los objetos más fríos y distantes del Universo analizando la luz infrarroja.
Desde junio de 2016 se encuentra acoplado al telescopio GTC, después de haber pasado por una exhaustiva fase de pruebas en los talleres del Área de Instrumentación de la sede central del IAC en La Laguna.
Los datos que ha recogido desde entonces han servido para producir varios artículos científicos, el último de los cuales es un estudio sobre el cuásar oscurecido J1509+0434, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters y elaborado por un equipo internacional que lidera la investigadora del IAC, Cristina Ramos Almeida.
Se conocen más de 200.000 cuásares, todos ellos situados a grandes distancias de la Tierra, el más cercano a 780 millones de años luz y el más lejano a 13.000 millones de años luz. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, equivalente a casi 9,5 billones de kilómetros por año.
El cuásar J1509+0434 se encuentra en el Universo Local (conjunto de galaxias en el que se encuentra la Vía Láctea) a una distancia de 1.500 millones de años luz de la Tierra. Es parecido a los cuásares más lejanos: en ellos también la retroalimentación del AGN afecta de forma drástica a la formación de nuevas estrellas.
"EMIR nos ha permitido estudiar los vientos de gas ionizado y molecular de este cuásar haciendo uso del rango infrarrojo. Este análisis es muy importante porque no siempre presentan las mismas propiedades, lo cual nos dice mucho sobre cómo se producen esos vientos y cómo afectan a sus galaxias anfitrionas”, explica Ramos Almeida.
Se encuentran en el centro de muchas galaxias e influyen poderosamente en su evolución porque consumen ingentes materiales de la galaxia donde residen. Durante esta fase se dice que la galaxia contiene un núcleo activo (o AGN, por sus siglas en inglés).
El efecto que esa actividad nuclear tiene en la galaxia anfitriona es lo que se conoce como retroalimentación del AGN, y una de sus manifestaciones son los vientos: se trata de gas del centro de la galaxia que está siendo empujado hacia fuera por la energía que libera el núcleo activo.
Estos vientos pueden alcanzar velocidades de hasta miles de km/s y en el caso de los AGN más enérgeticos, como son por ejemplo los cuásares, pueden llegar a "vaciar" de gas el centro de las galaxias, impidiendo así la formación de nuevas estrellas.
Se ha demostrado que la evolución de la formación estelar a nivel cosmológico no se puede explicar sin la existencia de un mecanismo que la regule.
Vientos con forma de cuásares
Ahora astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias han utilizado el instrumento EMIR instalado en el Gran Telescopio de Canarias (GTC) para el estudio de estos vientos con forma de cuásares que se desarrollan en seno de las galaxias por la dinámica de los agujeros negros.
EMIR es un instrumento desarrollado íntegramente en el Instituto de Astrofísica de Canarias, que estudia los objetos más fríos y distantes del Universo analizando la luz infrarroja.
Desde junio de 2016 se encuentra acoplado al telescopio GTC, después de haber pasado por una exhaustiva fase de pruebas en los talleres del Área de Instrumentación de la sede central del IAC en La Laguna.
Los datos que ha recogido desde entonces han servido para producir varios artículos científicos, el último de los cuales es un estudio sobre el cuásar oscurecido J1509+0434, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters y elaborado por un equipo internacional que lidera la investigadora del IAC, Cristina Ramos Almeida.
Se conocen más de 200.000 cuásares, todos ellos situados a grandes distancias de la Tierra, el más cercano a 780 millones de años luz y el más lejano a 13.000 millones de años luz. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, equivalente a casi 9,5 billones de kilómetros por año.
El cuásar J1509+0434 se encuentra en el Universo Local (conjunto de galaxias en el que se encuentra la Vía Láctea) a una distancia de 1.500 millones de años luz de la Tierra. Es parecido a los cuásares más lejanos: en ellos también la retroalimentación del AGN afecta de forma drástica a la formación de nuevas estrellas.
"EMIR nos ha permitido estudiar los vientos de gas ionizado y molecular de este cuásar haciendo uso del rango infrarrojo. Este análisis es muy importante porque no siempre presentan las mismas propiedades, lo cual nos dice mucho sobre cómo se producen esos vientos y cómo afectan a sus galaxias anfitrionas”, explica Ramos Almeida.
Viento molecular
El estudio de este y otros cuásares locales permitirá entender qué les estaba pasando a las galaxias cuando eran más jóvenes y estaban aún formando las estructuras que vemos hoy en día.
Basándose en los nuevos datos obtenidos con EMIR, el equipo ha descubierto que el viento ionizado de este cuásar es más rápido que el molecular, llegando a alcanzar velocidades de hasta 1.200 km/s. Sin embargo, sería el viento molecular el que estaría vaciando las reservas de gas de la galaxia (hasta 176 masas solares por año) en la que reside.
“Nuevas observaciones obtenidas con ALMA nos permitirán confirmar esta estimación”, señala José Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del trabajo.
Y añade: “El siguiente paso es observar una muestra completa de cuásares oscurecidos cercanos con EMIR para caracterizar sus vientos ionizados y moleculares. También queremos investigar las poblaciones de las galaxias anfitrionas, con el objetivo de ver si los vientos más extremos son los que han afectado más significativamente a las estrellas de sus galaxias anfitrionas. Esto nos permitiría confirmar de manera directa el efecto de la retroalimentación del AGN sobre la evolución de las galaxias”.
El estudio de este y otros cuásares locales permitirá entender qué les estaba pasando a las galaxias cuando eran más jóvenes y estaban aún formando las estructuras que vemos hoy en día.
Basándose en los nuevos datos obtenidos con EMIR, el equipo ha descubierto que el viento ionizado de este cuásar es más rápido que el molecular, llegando a alcanzar velocidades de hasta 1.200 km/s. Sin embargo, sería el viento molecular el que estaría vaciando las reservas de gas de la galaxia (hasta 176 masas solares por año) en la que reside.
“Nuevas observaciones obtenidas con ALMA nos permitirán confirmar esta estimación”, señala José Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del trabajo.
Y añade: “El siguiente paso es observar una muestra completa de cuásares oscurecidos cercanos con EMIR para caracterizar sus vientos ionizados y moleculares. También queremos investigar las poblaciones de las galaxias anfitrionas, con el objetivo de ver si los vientos más extremos son los que han afectado más significativamente a las estrellas de sus galaxias anfitrionas. Esto nos permitiría confirmar de manera directa el efecto de la retroalimentación del AGN sobre la evolución de las galaxias”.
Referencia
A near-infrared study of the multi-phase outflow in the type-2 quasar J1509+0434. C. Ramos Almeida et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, slz072. DOI:https://doi.org/10.1093/mnrasl/slz072
A near-infrared study of the multi-phase outflow in the type-2 quasar J1509+0434. C. Ramos Almeida et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, slz072. DOI:https://doi.org/10.1093/mnrasl/slz072