Observan por primera vez cómo un gran agujero negro 'mata de hambre' a su galaxia

Una idea que, por primera vez, acaba de ser confirmada en un estudio recién aparecido en 'Nature Astronomy' y llevado a cabo por un equipo internacional de astrónomos, que utilizaron la extraordinaria sensibilidad del Telescopio Espacial James Webb para observar una galaxia de tamaño similar a la nuestra y que se encuentra en el Universo temprano, a menos de 2.000 millones de años después del Big Bang. Como la inmensa mayoría de sus congéneres, esta galaxia, llamada oficialmente GS-10578, tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Pero, a diferencia de las demás, está esencialmente 'muerta', ya que hace mucho que dejó de fabricar nuevas estrellas.

«Basándonos en observaciones anteriores -explica el coautor principal Francesco D´Eugenio, del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge-, sabíamos que esta galaxia estaba 'apagada', ya que no está formando muchas estrellas dado su tamaño, y pensábamos que había un vínculo entre el agujero negro y el fin de la formación estelar. Sin embargo, hasta el telescopio James Webb, no habíamos podido estudiar esta galaxia con el suficiente detalle para confirmar ese vínculo, y no sabíamos si este 'estado apagado' es temporal o permanente».

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La galaxia, también conocida como 'la galaxia de Pablo' en honor al colega que tomó la decisión de observarla con detalle, es muy masiva para estar en una etapa tan temprana del Universo. Su masa total, en efecto, equivale aproximadamente a 200.000 millones de veces la del Sol, y la mayoría de sus estrellas se formaron muy pronto, hace entre 12.500 y 11.500 millones de años, después de lo cual la producción estelar se detuvo.

«En el Universo temprano -explica por su parte Roberto Maiolino, también del Instituto Kavli de Cosmología y coautor del estudio-, la mayoría de las galaxias están formando muchas estrellas, por lo que es interesante ver una galaxia tan masiva 'muerta' en este período. Y si tuvo tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo, cualquiera que fuese el proceso que detuvo la formación estelar probablemente ocurrió muy rápido».

Utilizando el James Webb, los investigadores detectaron que la galaxia de Pablo está expulsando grandes cantidades de gas a velocidades de unos 1.000 kilómetros por segundo, lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitacional de la galaxia. Y resulta que el motor que impulsa estos vientos rápidos y los expulsa al espacio es, precisamente, el agujero negro.

Además del tenue y poco masivo 'viento' caliente y rápido que es común a muchas otras galaxias, James Webb detectó en GS-10578 la presencia de una nueva componente de ese viento, una que no podía observarse con los telescopios anteriores. Se trata de un gas más frío, lo que significa que es más denso y que, sobre todo, no emite luz. Sin embargo, y gracias a su extraordinaria sensibilidad, James Webb puede ver estas nubes de gas oscuro porque bloquean parte de la luz de la galaxia que tienen detrás de ellas.

De este modo, los investigadores calcularon que la masa de gas expulsada por la galaxia es mayor de la que necesitaría para seguir formando estrellas. En esencia, el agujero negro está 'matando de hambre' a la galaxia.

«Encontramos al culpable -dice D'Eugenio-. El agujero negro está matando a esta galaxia y manteniéndola inactiva, al cortar la fuente de 'alimento' que necesita para formar nuevas estrellas». Modelos anteriores ya habían predicho que los agujeros negros podían tener este efecto en sus galaxias anfitrionas, pero hasta ahora no había sido posible detectar ese efecto directamente.

«Sabíamos que los agujeros negros tienen un impacto masivo en las galaxias -dice Maiolino- y tal vez sea común que detengan la formación de estrellas, pero hasta el James Webb no hemos podido confirmarlo directamente. Es otra forma más en la que este telescopio supone un gran paso adelante en términos de nuestra capacidad para estudiar el universo primitivo y su evolución».