Un agujero negro está matando de hambre a su galaxia, pero no como te imaginas

Una galaxia observada por el JWST ha confirmado la sospecha de que algunos agujeros negros supermasivos pueden destruir su galaxia de origen. La galaxia en cuestión tiene una masa similar a la de la Vía Láctea, pero sigue un camino muy diferente. Se podría esperar que un asesinato interno de este tipo se produjera porque el agujero negro consumiera tanto gas que no quedara suficiente para formar estrellas, pero resulta que hay otra manera.

Dos mil millones de años es una edad demasiado joven para que una galaxia muera; apenas es una niña según los estándares cosmológicos. Las galaxias pequeñas pueden terminar sus vidas a esa edad después de ser devoradas por otras más grandes, pero una galaxia grande con solo unos pocos miles de millones de años en el reloj debería poder esperar una vida productiva.

Sin embargo, no es el caso de GS-10578. Seguirá brillando durante mucho tiempo, gracias a un breve pero intenso período de formación estelar que tuvo lugar poco más de mil millones de años después del Big Bang. Sin embargo, los astrónomos lo consideran prácticamente muerto, incapaz de formar nuevas estrellas, y la culpa la tiene su agujero negro supermasivo (SMBH).

Las galaxias mueren por no tener suficiente gas para formar estrellas, aunque las razones varían. A veces, la formación estelar de las galaxias se detiene con el potencial de reiniciarse, lo que los astrónomos llaman extinción.

“Basándonos en observaciones anteriores, sabíamos que esta galaxia se encontraba en un estado de extinción: no está formando muchas estrellas dado su tamaño, y esperamos que exista un vínculo entre el agujero negro y el fin de la formación estelar”, dijo el Dr. Francesco D’Eugenio de la Universidad de Cambridge en un comunicado. “Sin embargo, hasta Webb, no hemos podido estudiar esta galaxia con suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabíamos si este estado de extinción es temporal o permanente”.

Para quienes no son astrónomos, es fácil imaginar un agujero negro gigante en el corazón de una galaxia que succiona todo el gas hacia su interior, como una especie de tenia cósmica voraz que crece espectacularmente sin dejar alimento para la formación de estrellas. Sin embargo, ni siquiera los agujeros negros más hambrientos que hemos observado son capaces de hacer esto, en particular en una galaxia como GS-10578, que tiene una masa estimada de 200 mil millones de soles, de los cuales el 80 por ciento ya está formada por estrellas.

En cambio, el agujero negro asesino es más bien como un caso de intoxicación alimentaria, que hace que la galaxia vomite gas al acelerar el material a 1.000 kilómetros por segundo (2,2 millones de mph), aproximadamente la velocidad de escape galáctica. Los agujeros negros que crean vientos de gas ionizado que barren el material de una galaxia son una característica común, pero hasta ahora solo hemos observado casos que ralentizaron la formación de estrellas, no que la mataron por completo.

Sin embargo, el JWST reveló que el agujero negro de GS-10578 está trabajando a doble velocidad. Además de los vientos de gas ionizado caliente pero delgado creados, el agujero negro supermasivo está expulsando material neutro mucho más denso a temperaturas más bajas. Esta mayor densidad tiene un efecto mucho mayor en el balance de masa de la galaxia anfitriona, pero es demasiado fría para ser vista directamente. La única razón por la que sabemos lo que está sucediendo es porque el JWST pudo ver la silueta creada a medida que las nubes de gas oscuro bloquean las galaxias más distantes.

La cantidad de gas calculada a partir de las observaciones del JWST es suficiente para explicar por qué GS-10578 dejó de formar estrellas.

“Hemos encontrado al culpable”, afirma D’Eugenio. “El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva, cortando la fuente de ‘alimento’ que la galaxia necesita para formar nuevas estrellas”.

Sin embargo, este evento no es solo una prueba de que los agujeros negros pueden matar a una galaxia anfitriona de esta manera. GS-10578 está tan lejos que lo vemos como si estuviera 2 mil millones de años después del Big Bang, y eso significa que alcanzó una masa como la de la Vía Láctea inusualmente rápido. Dada su abundancia de estrellas, también significa que la formación de estrellas fue rápida hasta hace muy poco: la muerte por agujero negro ha sido rápida y letal, y comenzó hace unos 400 millones de años.

Por otra parte, GS-10578 no muestra ninguno de los signos que los modelos predijeron para galaxias destruidas de esta manera. Su forma y el movimiento de sus estrellas son convencionales, en lugar de ser destruidas por turbulencias como anticipábamos.

Los cadáveres galácticos son comunes en el universo local, formado por enormes galaxias cuyas estrellas pequeñas aún brillan, pero con muy pocas de las estrellas de mayor masa que viven y mueren mucho más rápido. Sin embargo, así como es difícil identificar al culpable en un caso sin resolver, los humanos llegaron demasiado tarde para observar directamente la causa de la muerte.

Ahora que hemos presenciado un asesinato galáctico en acción, conocemos una forma en que pueden ocurrir, pero eso no prueba que todas las muertes tengan la misma causa. Una teoría alternativa sostiene que las explosiones de numerosas estrellas jóvenes y calientes pueden expulsar el gas de una galaxia con consecuencias similares, y aún no sabemos si algunas de las víctimas que vemos murieron de esta manera.

Se pensaba que GS-10578 pertenecía a una clase de galaxias conocidas como pepitas azules, porque están muy densamente pobladas y aún contienen algunas estrellas jóvenes. Sin embargo, resulta ser una pepita roja, todavía muy densa, pero sin formación de nuevas estrellas.

El estudio se publica en la revista Nature Astronomy.