Una astrofísica anuncia un descubrimiento que podría reescribir la historia de cómo mueren las galaxias

Esta imagen muestra la emisión de polvo de esta misma galaxia. Es sorprendentemente brillante: uno de los objetos más brillantes del campo, lo que indica mucho polvo. Debido a la resolución del telescopio, no está claro cómo se ve realmente el polvo (de ahí la concepción del artista).

En la reunión número 234 de la American Astronomical Society en St. Louis, Allison Kirkpatrick, Profesora Asistente de Física y Astronomía en la Universidad de Kansas, anunció su descubrimiento de los «quásares fríos», galaxias con una gran cantidad de gas frío que aún puede producir nuevas estrellas a pesar de tener un quásar en el centro. El descubrimiento revolucionario anula los supuestos sobre la maduración de las galaxias y puede representar una fase del ciclo de vida de cada galaxia que hasta ahora no se conocía.



Su reunión informativa, titulada «Una nueva población de quásares fríos», se llevó a cabo a las 3 pm del 12 de Junio, en el St. Louis Union Station Hotel. Estará disponible vía livestream .

Un cuásar, o «fuente de radio casi estelar», es esencialmente un agujero negro supermasivo con esteroides. El gas que cae hacia un quásar en el centro de una galaxia forma un «disco de acreción», que puede desprenderse de una cantidad increíble de energía electromagnética, que a menudo presenta una luminosidad cientos de veces mayor que una galaxia típica. Típicamente, la formación de un quásar es similar a la jubilación galáctica, y se ha pensado durante mucho tiempo que señala el fin de la capacidad de una galaxia para producir nuevas estrellas.

«Todo el gas que se está acumulando en el agujero negro se está calentando y emitiendo rayos X», dijo Kirkpatrick. “La longitud de onda de la luz que emites directamente corresponde a lo caliente que estás. Por ejemplo, tú y yo emitimos luz infrarroja. Pero algo que emite rayos X es una de las cosas más candentes del Universo. Este gas comienza a acumularse alrrededor del agujero negro y comienza a moverse a velocidades relativistas; También tiene un campo magnético alrededor de este gas, y puede retorcerse. De la misma manera que obtienes erupciones solares, puedes hacer que los chorros de material suban a través de estas líneas de campo magnético y se disparen lejos del agujero negro. Estos chorros esencialmente ahogan el suministro de gas de la galaxia, por lo que ya no puede caer más gas sobre la galaxia y formar nuevas estrellas. Después de que una galaxia ha dejado de formar estrellas, decimos que es una galaxia muerta pasiva «.
Pero en la encuesta de Kirkpatrick, alrededor del 10 por ciento de las galaxias que acogen a los agujeros negros súper masivos tenían un suministro de gas frío después de ingresar a esta fase y aún con estrellas nuevas.

«Eso en sí mismo es sorprendente», dijo. “Toda esta población es un montón de objetos diferentes. Algunas de las galaxias tienen firmas de fusiones muy obvias; algunas de ellas se parecen mucho a la Vía Láctea y tienen brazos espirales muy obvios. Algunas de ellas son muy compactas. De esta población diversa, tenemos además un 10 por ciento que es realmente único e inesperado. Son fuentes muy compactas, azules, luminosas. Se ven exactamente como se esperaría de un agujero negro supermasivo en las etapas finales después de que haya apagado toda la formación de estrellas en una galaxia. Está evolucionando hacia una galaxia elíptica pasiva, pero también hemos encontrado mucho gas frío en estas. Esta es la población a la que llamo ‘quásares fríos’ ”.

La astrofísica de KU (Kansas Unviversity) sospechó que los «cuásares fríos» en su estudio, representaban un breve período aún por ser reconocido en las fases finales de la vida de una galaxia: en términos de una vida humana, la fase fugaz del «cuásar frío» puede ser algo similar a la fiesta de jubilación de una galaxia.

«Estas galaxias son raras porque se encuentran en una fase de transición; las hemos atrapado justo antes de que la formación de estrellas en la galaxia se apague, y este período de transición debería ser muy corto», dijo.
Kirkpatrick identificó por primera vez los objetos de interés en un área de la «Sloan Digital Sky Survey», el mapa digital más detallado del Universo disponible. En un área llamada «Franja 82», Kirkpatrick y sus colegas pudieron identificar visualmente los quásares.

«Luego, recorrimos esta área con el telescopio XMM-Newton y lo examinamos en rayos X», dijo. “Los rayos X son la firma clave de los agujeros negros en crecimiento. Luego, lo examinamos con el Telescopio Espacial Herschel, un telescopio de infrarrojo lejano, que puede detectar polvo y gas en la galaxia anfitriona. Seleccionamos las galaxias que pudimos encontrar tanto en rayos X como en el infrarrojo «.

La investigadora de KU dijo que sus hallazgos brindan a los científicos una nueva comprensión y detalle de cómo se produce la extinción de la formación de estrellas en las galaxias y anulan las presunciones sobre los quásares.

«Ya sabíamos que los quásares atraviesan una fase oscurecida por el polvo», dijo Kirkpatrick. “Sabíamos que atraviesan una fase fuertemente envuelta donde el polvo rodea al agujero negro supermasivo. A eso le llamamos la fase del quasar rojo. Pero ahora, hemos encontrado este régimen de transición único que no conocíamos antes. Antes, si le dijeran a alguien que había encontrado un quásar luminoso que tenía un color óptico azul, pero todavía tenía mucho polvo y gas, y mucha formación de estrellas, la gente diría: «No, no es así», este no es el aspecto con que deberían verse ‘».

A continuación, Kirkpatrick espera determinar si la fase del «cuásar frío» ocurre en una clase específica de galaxias o en todas las galaxias.

«Pensamos que la forma en que estos objetos proceden es que tienes un agujero negro en crecimiento, está envuelto en polvo y gas,y comienza a soplar ese material», dijo. “Entonces se convierte en un objeto azul luminoso. Asumimos que cuando soplaba su propio gas, también soplaría el gas de la galaxia anfitriona. Pero parece que con estos objetos, ese no es el caso. Estos han soplado su propio polvo, por lo que lo vemos como un objeto azul, pero aún no han expulsado todo el polvo y el gas en las galaxias anfitrionas. Esta es una fase de transición, digamos de 10 millones de años. En escalas de tiempo universales, eso es realmente corto, y es difícil atraparlo. Estamos haciendo lo que llamamos una encuesta a ciegas para encontrar objetos que no estábamos buscando. Y al encontrar estos objetos, sí, podría implicar que esto le sucede a todas las galaxias «.

Kirkpatrick recopiló datos hasta 2015 con el telescopio XMM-Newton , un telescopio de rayos X de alto rendimiento operado por la Agencia Espacial Europea. Su trabajo es parte de una colaboración llamada la Historia de Acreción de AGN (encabezada por la Astrofísica Meg Urry de la Universidad de Yale) que reúne datos de archivo y realiza un análisis en múltiples longitudes de onda.

Los colegas de Kirkpatrick en este y su trabajo relacionado incluyen a Brandon Coleman y Michael Estrada de KU, Urry y Tonima Ananna de la Universidad de Yale, Dave Sanders del Instituto de Astronomía en Hawai, Jane Turner de la Universidad de Maryland-Condado de Baltimore, Stephanie LaMassa del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y Eilat Glikman de Middlebury College. El trabajo es apoyado por la NASA con el premio No. 80NSSC18K0418 a la Universidad de Yale y la Fundación Nacional de Ciencias bajo la subvención No. AST-1715512.

Fuente del artículo: Universidad de Kansas.
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