Las galaxias jóvenes brillan con nuevas estrellas brillantes que se forman a un ritmo rápido, pero la formación de estrellas finalmente se apaga a medida que evoluciona una galaxia. Un nuevo estudio, publicado el 1 de enero de 2018, en Naturaleza , muestra que la masa del agujero negro en el centro de la galaxia determina qué tan pronto ocurre este "enfriamiento" de la formación de estrellas.
Cada galaxia masiva tiene un agujero negro supermasivo central, más de un millón de veces más masivo que el sol, que revela su presencia a través de sus efectos gravitacionales en las estrellas de la galaxia y, a veces, alimenta la radiación energética de un núcleo galáctico activo AGN.Se cree que la energía que se vierte en una galaxia desde un núcleo galáctico activo apaga la formación de estrellas al calentar y disipar el gas que de otro modo se condensaría en estrellas a medida que se enfriara.
Esta idea ha existido durante décadas, y los astrofísicos han descubierto que las simulaciones de la evolución de las galaxias deben incorporar la retroalimentación del agujero negro para reproducir las propiedades observadas de las galaxias. Pero la evidencia observacional de una conexión entre los agujeros negros supermasivos y la formación de estrellas tienefaltado, hasta ahora.
"Hemos estado marcando los comentarios para que las simulaciones funcionen, sin saber realmente cómo sucede", dijo Jean Brodie, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz y coautor del artículo ". Este es elprimera evidencia de observación directa donde podemos ver el efecto del agujero negro en la historia de la formación estelar de la galaxia ".
Los nuevos resultados revelan una interacción continua entre la actividad del agujero negro y la formación de estrellas a lo largo de la vida de una galaxia, que afecta a cada generación de estrellas que se forman a medida que la galaxia evoluciona.
Dirigido por el primer autor Ignacio Martín-Navarro, un investigador postdoctoral en la UC Santa Cruz, el estudio se centró en galaxias masivas para las cuales la masa del agujero negro central se había medido en estudios anteriores mediante el análisis de los movimientos de las estrellas cerca del centro dela galaxia. Para determinar las historias de formación estelar de las galaxias, Martín-Navarro analizó espectros detallados de su luz obtenida por el Hobby-Eberly Telescope Massive Galaxy Survey.
La espectroscopía permite a los astrónomos separar y medir las diferentes longitudes de onda de la luz de un objeto. Martín-Navarro utilizó técnicas computacionales para analizar el espectro de cada galaxia y recuperar su historial de formación estelar al encontrar la mejor combinación de poblaciones estelares para adaptarse a los datos espectroscópicos"Te dice cuánta luz proviene de poblaciones estelares de diferentes edades", dijo.
Cuando comparó las historias de formación de estrellas de galaxias con agujeros negros de diferentes masas, encontró diferencias sorprendentes. Estas diferencias solo se correlacionaron con la masa del agujero negro y no con la morfología galáctica, el tamaño u otras propiedades.
"Para galaxias con la misma masa de estrellas pero diferente masa de agujero negro en el centro, aquellas galaxias con agujeros negros más grandes se apagaron antes y más rápido que aquellas con agujeros negros más pequeños. Por lo tanto, la formación de estrellas duró más en aquellas galaxias con negro central más pequeñoagujeros ", dijo Martín-Navarro.
Otros investigadores han buscado correlaciones entre la formación de estrellas y la luminosidad de los núcleos galácticos activos, sin éxito. Martín-Navarro dijo que eso puede deberse a que las escalas de tiempo son muy diferentes, ya que la formación de estrellas ocurre durante cientos de millones de años, mientras que estallade núcleos galácticos activos ocurren durante períodos más cortos de tiempo.
Un agujero negro supermasivo solo es luminoso cuando está engulliendo activamente materia de las regiones internas de su galaxia anfitriona. Los núcleos galácticos activos son muy variables y sus propiedades dependen del tamaño del agujero negro, la tasa de acreción del nuevo material que cae sobreel agujero negro y otros factores.
"Utilizamos la masa del agujero negro como un proxy de la energía puesta en la galaxia por el AGN, porque la acumulación en agujeros negros más masivos conduce a una retroalimentación más enérgica de los núcleos galácticos activos, lo que extinguiría la formación de estrellas más rápido", Martín-Navarroexplicado.
La naturaleza precisa de los comentarios del agujero negro que apaga la formación de estrellas sigue siendo incierta, según el coautor Aaron Romanowsky, astrónomo de la Universidad Estatal de San José y los Observatorios de la UC.
"Hay diferentes maneras en que un agujero negro puede liberar energía en la galaxia, y los teóricos tienen todo tipo de ideas sobre cómo ocurre el enfriamiento, pero hay más trabajo por hacer para adaptar estas nuevas observaciones a los modelos", dijo Romanowsky.
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Materiales proporcionados por Universidad de California - Santa Cruz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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