Alquimia cósmica: confirmaron que los agujeros negros supermasivos alteran la química galáctica

Los astrónomos saben que los agujeros negros supermasivos activos pueden producir cambios importantes en sus galaxias anfitrionas al calentar y eliminar el gas interestelar de la galaxia que los contiene.

Pero los tamaños compactos de los agujeros negros, las largas distancias de la Tierra y el oscurecimiento por el polvo de las galaxias han dificultado medir la distribución de la composición química del gas alrededor de un agujero negro supermasivo activo.

En recientes observaciones innovadoras con el supertelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un equipo internacional de investigadores liderado por el astrónomo Toshiki Saito en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón y Taku Nakajima en la Universidad de Nagoya apuntó a la región central de la galaxia Messier 77 ubicada a 51,4 millones de años luz en dirección a la constelación de Cetus.

Gracias a la alta resolución espacial de ALMA y a una nueva técnica de análisis de aprendizaje automático, el equipo pudo mapear la distribución de 23 moléculas en Messier 77, una galaxia que alberga un agujero negro supermasivo activo.

Esta es la primera investigación que representa objetivamente la distribución de todas las moléculas detectadas a través de observaciones imparciales.

Los resultados muestran que a lo largo de la trayectoria de los chorros bipolares que emanan cerca del agujero negro, las moléculas comúnmente encontradas en las galaxias, como el monóxido de carbono (CO), parecen descomponerse, mientras que las concentraciones de moléculas distintivas como un isómero de HCN y el radical cianuro (CN) van en aumento.

Los expertos afirman que esta es una evidencia directa de que los agujeros negros supermasivos afectan no sólo la estructura a gran escala sino también la composición química de sus galaxias anfitrionas.

“Presentamos un estudio de líneas moleculares de imágenes en la banda de 3 mm (85–114 GHz) enfocado en una de las galaxias más cercanas con un núcleo galáctico activo (AGN), NGC 1068, basado en observaciones tomadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array”, sostuvieron los expertos en el estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Y agregaron: “Para comprender mejor las fuentes de energía galáctica asociadas con la evolución de las galaxias, es importante investigar las propiedades físicas y químicas de un núcleo en las galaxias utilizando líneas moleculares, que probablemente sean trazadores de gas interestelar libres de extinción por polvo. Varios fenómenos extremos y de gran escala, como explosiones estelares, núcleos galácticos activos (AGN) y fusiones, ocurren en galaxias externas, a diferencia de los objetos locales en la Vía Láctea”.

Hace poco, el telescopio espacial James Webb detectó el agujero negro supermasivo activo y más distante jamás encontrado.

El agujero negro supermasivo activo en el centro de la galaxia CEERS 1019 es inusual no solo por su edad y distancia, sino también porque pesa solo 9 millones de masas solares, lo que significa que es 9 millones de veces más pesado que nuestro Sol. Por lo general, la mayoría de los agujeros negros supermasivos en el universo primitivo pesan más de 1000 millones de masas solares, lo que los hace más brillantes y fáciles de detectar.

El tamaño relativamente pequeño del agujero negro en el centro de CEERS 1019 es algo así como un rompecabezas. Según un comunicado del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, que administra las operaciones científicas de Telescopio Espacial James Webb (JWST), “todavía es difícil explicar cómo se formó tan pronto después de que comenzó el universo”.

Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los agujeros negros más pequeños deben haberse formado en los primeros días del universo, pero estas observaciones son las primeras en verlos con tanto detalle.

“Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que debe haber agujeros negros de menor masa en el universo primitivo. Webb es el primer observatorio que puede capturarlos con tanta claridad. Ahora pensamos que los agujeros negros de menor masa podrían estar por todas partes, esperando ser descubiertos”, aseguró el astrónomo Dale Kocevski de Colby College en Waterville, quien dirigió uno de los tres nuevos estudios que usó JWST para observar el universo distante.