A veces las galaxias compactas ocultan sus agujeros negros

Los cuásares, abreviatura de quásares, son una de las clases de objetos más poderosas y brillantes de nuestro universo. Subclase de Núcleos galácticos activos (AGN), los quásares son núcleos galácticos extremadamente brillantes que temporalmente eclipsan a todas las estrellas en sus discos. Esto se debe a que los agujeros negros supermasivos en el corazón de la galaxia consumen material de sus discos de acreción, un anillo de gas y polvo en forma de rosquilla que lo orbita. Esta materia se acelera hasta casi la velocidad de la luz y se consume lentamente, liberando energía en todo el espectro electromagnético.

Basándose en observaciones anteriores, los astrónomos saben que los quásares están oscurecidos por el disco de acreción que los rodea. Cuando el SMBH libera una poderosa radiación, hace que el polvo y el gas brillen intensamente en la luz visible, los rayos X, los rayos gamma y otras longitudes de onda. Sin embargo, según un nuevo estudio realizado por investigadores del Centro de Astronomía Extragaláctica (CEA) de la Universidad de Durham, los quásares también podrían quedar oscurecidos por el gas y el polvo presentes en galaxias anfitrionas enteras. Sus hallazgos podrían ayudar a los astrónomos a comprender mejor la relación entre los objetos pequeños y medianos y la evolución de las galaxias.

Este estudio fue dirigido por Carolina Andoni, Ph.D. Estudiante del CEA, y contó con el apoyo de Profesor David Alejandro, Dra. Claire GreenwellY Dra. Anagrazia Puglisi. A ellos se unieron investigadores de Observatorio Nacional en Atenas (NOA) y el Observatorio Europeo Austral (ESO). Instituto de Astrofísica de Canarias (No lo hagas) y Escuela Internacional de Estudios Avanzados (sisa), Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), y múltiples universidades. Su artículo apareció recientemente en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

En el modelo estándar de cuásar, el disco de acreción queda oscurecido por el toro de polvo que rodea el centro galáctico. Pero para su estudio, Andoni y sus colegas exploraron la posibilidad de que los quásares también pudieran estar oscurecidos por el gas y el polvo en el medio interestelar (ISM) de las “galaxias con estallido estelar”, galaxias muy compactas de sólo unos pocos miles de años luz de diámetro. Estas mismas galaxias tienen tasas de formación de estrellas (SFR) muy altas, sumando más de 1.000 masas solares por año. Por el contrario, las galaxias más grandes como la Vía Láctea añaden entre 1 y 2 masas solares por año. Como dijo Andone a Universe Today por correo electrónico:

«En trabajos anteriores, descubrimos que los quásares afectados por grandes cantidades de ocultación tienen más probabilidades de residir en galaxias que forman estrellas rápidamente, comúnmente conocidas como galaxias de ‘estallido estelar’. Por lo tanto, decidimos investigar más a fondo los quásares de ocultación que se encuentran en las galaxias. para comprender qué estaba sucediendo con esos sistemas. Luego, en esta investigación, descubrimos que en algunos casos extremos, la propia galaxia produce cantidades significativas de oscurecimiento.

Usando los datos que obtuvo Conjunto milimétrico grande de Atacama (ALMA) En el espectro infrarrojo, los investigadores observaron una muestra de 578 quásares muy polvorientos ubicados entre 7,7 y 11,5 mil millones de años luz de distancia. Descubrieron que muchos de estos quásares estaban ubicados en galaxias con brotes estelares, que mantienen altas SFR debido a las enormes cantidades de polvo y gas que contienen. La formación de nuevas estrellas provoca que las nubes de gas y polvo en el ISM se agiten y rodeen el quásar, bloqueando su luz.

Basándose en sus hallazgos, el equipo estima que en aproximadamente el 10-30% de los quásares que se forman muy rápidamente, la propia galaxia anfitriona oculta el quásar de la vista. Esto parece ocurrir sólo cuando el cuásar crece intensamente. Estos resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre los quásares, una subclase muy luminosa de núcleos galácticos activos (AGN). Esto representa una etapa temprana en la evolución galáctica cuando las galaxias son ricas en gas y polvo, los componentes básicos de nuevas estrellas.

Según Andoni, los datos de ALMA fueron cruciales por dos razones. Por un lado, esto les permitió a ella y a sus colegas calcular la cantidad de gas en la muestra de galaxias. Por otro lado, permitió al equipo limitar el tamaño de estas galaxias:

«Utilizando estas dos mediciones, podemos calcular la densidad del gas de formación estelar. Los cuásares que están oscurecidos por grandes cantidades de gas y polvo tienen más probabilidades de vivir en galaxias con formación estelar. En estos sistemas, las galaxias con formación estelar contienen cantidades muy grandes de gas – y estrellas que forman polvo». , un material que no permite que escape la luz proveniente de un quásar. Este material puede ser tan denso como una pared y, por lo tanto, no podemos ver a través de él con luz óptica normal. A veces, incluso X- Los rayos no logran penetrar material muy denso, por lo que necesitamos observaciones infrarrojas para ver los quásares.

Específicamente, estos resultados mejorarán nuestra comprensión de la relación entre las galaxias, los agujeros negros supermasivos (SMBH) en sus centros y cómo evolucionan juntos con el tiempo. «Esperamos encontrar más cuásares misteriosos cuando miramos galaxias estelares que cuando observamos galaxias ordinarias», resumió Andoni. «Este rápido crecimiento de un agujero negro supermasivo galáctico es probablemente una etapa temprana clave en la evolución de galaxias y quásares».

Lectura en profundidad: Universidad de Durham