Los agujeros negros atrofian el crecimiento de las galaxias enanas

NGC1569 es una galaxia que forma estrellas. Crédito: HST / NASA / ESA.

Astrónomos de la Universidad de California, Riverside, descubrieron que los vientos poderosos impulsados ​​por agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias enanas tienen un impacto significativo en la evolución de estas galaxias al suprimir la formación de estrellas. 

Las galaxias enanas son pequeñas galaxias que contienen entre 100 millones y unos pocos miles de millones de estrellas. En contraste, la Vía Láctea tiene de 200 a 400 mil millones de estrellas. Las galaxias enanas son el tipo de galaxia más abundante en el universo y a menudo orbitan galaxias más grandes. 

El equipo de tres astrónomos se sorprendió por la fuerza de los vientos detectados. 

"Esperábamos que necesitáramos observaciones con una resolución y sensibilidad mucho más altas, y habíamos planeado obtenerlas como seguimiento de nuestras observaciones iniciales", dijo Gabriela Canalizo, profesora de física y astronomía en UC Riverside, quien dirigió la investigación. equipo. "Pero pudimos ver los signos con fuerza y ​​claridad en las observaciones iniciales. Los vientos fueron más fuertes de lo que habíamos anticipado". 

Canalizo explicó que los astrónomos han sospechado durante las últimas décadas que los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias grandes pueden tener una profunda influencia en la forma en que las galaxias grandes crecen y envejecen. 

"Nuestros hallazgos ahora indican que su efecto puede ser tan dramático, si no más dramático, en las galaxias enanas del universo", dijo. 

Galaxias enanas que albergan núcleos galácticos activos que tienen salidas espaciales extendidas. crédito: SDSS.

Los resultados del estudio aparecen en The Astrophysical Journal . 

Los investigadores, que también incluyen a Laura V. Sales , profesora asistente de física y astronomía; y Christina M. Manzano-King , estudiante de doctorado en el laboratorio de Canalizo, utilizó una parte de los datos del Sloan Digital Sky Survey , que sondea más del 35% del cielo, para identificar 50 galaxias enanas, 29 de las cuales mostraron signos de estar asociadas con agujeros negros en sus centros. Seis de estas 29 galaxias mostraron evidencia de vientos, específicamente, salidas de gas ionizado de alta velocidad, que emanan de sus agujeros negros activos. 

"Utilizando los telescopios Keck en Hawái, pudimos detectar no solo, sino también medir propiedades específicas de estos vientos, como su cinemática, distribución y fuente de energía, la primera vez que esto se realizado", dijo Canalizo. "Encontramos alguna evidencia de que estos vientos pueden estar cambiando la velocidad a la que las galaxias pueden formar estrellas". 

Manzano-King, el primer autor del trabajo de investigación, explicó que muchas preguntas sin respuesta sobre la evolución de las galaxias se pueden entender al estudiar las galaxias enanas. 

"Las galaxias más grandes a menudo se forman cuando las galaxias enanas se fusionan", dijo. "Las galaxias enanas son, por lo tanto, útiles para comprender cómo evolucionan las galaxias. Las galaxias enanas son pequeñas porque después de formarse, de alguna manera evitaron fusionarse con otras galaxias. Por lo tanto, sirven como fósiles al revelar cómo era el entorno del universo primitivo. Las galaxias enanas son las galaxias más pequeñas en las que estamos viendo vientos directamente (flujos de gas de hasta 1.000 kilómetros por segundo) por primera vez". 

Manzano-King explicó que a medida que el material cae en un agujero negro, se calienta debido a la fricción y los fuertes campos gravitacionales y libera energía radiactiva. Esta energía empuja el gas ambiental hacia afuera desde el centro de la galaxia hacia el espacio intergaláctico. 

"Lo interesante es que estos vientos están siendo expulsados ​​por los agujeros negros activos en las seis galaxias enanas en lugar de por procesos estelares como las supernovas", dijo. "Por lo general, los vientos impulsados ​​por procesos estelares son comunes en las galaxias enanas y constituyen el proceso dominante para regular la cantidad de gas disponible en las galaxias enanas para formar estrellas". 

Los astrónomos sospechan que cuando se expulsa el viento que emana de un agujero negro, comprime el gas por delante del viento, lo que puede aumentar la formación de estrellas. Pero si todo el viento es expulsado del centro de la galaxia, el gas no estará disponible y la formación de estrellas podría disminuir. Esto último parece ser lo que ocurre en las seis galaxias enanas identificadas por los investigadores. 

"En estos seis casos, el viento tiene un impacto negativo en la formación de estrellas", dijo Sales. "Los modelos teóricos para la formación y evolución de las galaxias no han incluido el impacto de los agujeros negros en las galaxias enanas. Sin embargo, estamos viendo evidencia de una supresión de la formación de estrellas en estas galaxias. Nuestros hallazgos muestran que los modelos de formación de galaxias deben incluir agujeros negros como importantes, si no dominantes, reguladores de la formación de estrellas en galaxias enanas ". 

A continuación, los investigadores planean estudiar la masa y el impulso de las salidas de gas en las galaxias enanas. 

"Esto informaría mejor a los teóricos que confían en esos datos para construir modelos", dijo Manzano-King. "Estos modelos, a su vez, enseñan a los astrónomos observacionales cómo los vientos afectan a las galaxias enanas. También planeamos hacer una búsqueda sistemática en una muestra más grande del Sloan Digital Sky Survey para identificar galaxias enanas con salidas originadas en agujeros negros activos". 

Fuente: Universidad de California, Riverside,