Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto el primer viento potente del “tamaño de una galaxia” que sopla desde un quásar supermasivo impulsado por un agujero negro. Poderosos vientos expulsan gas y polvo de su galaxia a velocidades increíbles, matando estrellas en su galaxia anfitriona.
Este cuásar, llamado J1007+2115, está tan distante que se considera que estuvo sólo 700 millones de años después del Big Bang, cuando el universo de 13.800 millones de años tenía sólo alrededor del 5% de su edad actual. Aunque esto convierte a J1007+2115 en el tercer quásar más antiguo jamás observado, es el primer quásar jamás observado con fuertes vientos del tamaño de una galaxia que fluyen de él.
Sin embargo, los flujos de este quásar no son notables sólo por su antigüedad. El viento de J1007+2115 se extiende desde el agujero negro en su origen unos asombrosos 7.500 años luz, el equivalente a unos 25 sistemas solares alineados uno al lado del otro. Los investigadores dijeron que el material que transforman cada año equivale a 300 soles a velocidades equivalentes a 6.000 veces la velocidad de la luz.
“Es el tercer quásar más antiguo y el tercero más distante impulsado por un agujero negro supermasivo en acreción conocido hoy”, dijo a Space.com el líder del equipo de descubrimiento e investigador de la Universidad de Arizona, Wei Zhi Liu. “Hasta donde sabemos, estos vientos impulsados por quásares a escala galáctica son actualmente los vientos más antiguos conocidos”.
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Los vientos de este agujero negro que se alimenta central podrían ser lo suficientemente fuertes como para “matar” a la galaxia anfitriona en la que está penetrando a 6.000 veces la velocidad del sonido, privándola del material necesario para dar origen a nuevas estrellas.
¿Cómo obtienen vientos los agujeros negros supermasivos?
Se cree que todas las galaxias grandes contienen en su núcleo un agujero negro supermasivo, con una masa entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol. Pero no todos estos agujeros negros alimentan los quásares, las fuentes de luz más brillantes del universo.
Esto se debe a que algunos agujeros negros supermasivos no están rodeados por grandes cantidades de gas y polvo de los que puedan alimentarse. Por ejemplo, el agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra galaxia, Sagitario A* (Sgr A*), está silencioso y oscuro.
Otros agujeros negros supermasivos están rodeados por una gran cantidad de material que se arremolina a su alrededor en una nube plana llamada disco de acreción que los alimenta gradualmente. La enorme influencia gravitacional del agujero negro central provoca una fuerte fricción en los discos de acreción, calentando el material y haciendo que brille intensamente.
Estas regiones se denominan núcleos galácticos activos (AGN) y son tan brillantes que pueden eclipsar la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia circundante. Cuando se ven desde largas distancias, estas regiones se llaman cuásares.
La potente radiación de los discos de acreción tiene además otro efecto: aleja materiales como gas y polvo de las proximidades de los núcleos galácticos activos. Estos vientos de quásar también pueden expulsar el gas y el polvo de la galaxia más amplia que alberga el quásar.
Con la ayuda del telescopio espacial James Webb, los investigadores pudieron ver que el material en los vientos del cuásar de J1007+2115 viaja a una asombrosa velocidad de 4,7 millones de millas por hora (7,6 millones de kilómetros por hora). Como se puede imaginar, vientos tan fuertes y de gran alcance transportan una enorme cantidad de materia. Liu dijo que los vientos de quásar procedentes de J1007+2115 transportan material con una masa equivalente a 300 soles cada año.
La galaxia que contiene J1007+2115 es rica en polvo y gas molecular denso, los componentes básicos de las estrellas, como lo ve el Telescopio Espacial James Webb. La galaxia forma estrellas a un ritmo de 80 a 250 masas solares cada año. Pero la luz de esa galaxia ha estado viajando hacia nosotros durante 13.100 millones de años, lo que significa que probablemente sería muy diferente ahora. En particular, gracias a estos vientos de quásar, es posible que la actividad de los estallidos estelares no haya continuado por mucho tiempo.
Soplar gas y polvo a través de los vientos del cuásar también cortaría el suministro de alimentos al agujero negro supermasivo que lo impulsa. Esto significa que el crecimiento del agujero negro supermasivo, que tiene una masa estimada equivalente a mil millones de soles, también puede haberse detenido.
“El viento está expulsando una gran cantidad de gas”, dijo Liu. “Esto podría suprimir la actividad de formación de estrellas en la galaxia, que necesita gas para formar estrellas, así como el crecimiento del propio agujero negro supermasivo, que también necesita gas para acumularse”.
Esto significaría que esta galaxia primitiva es ahora una galaxia muerta y no está creciendo tanto como se ha eliminado el material de formación de estrellas y se ha restringido el nacimiento de estrellas.
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El equipo aún no ha terminado de estudiar los vientos de los cuásares ni de investigar su efecto en sus galaxias anfitrionas. Continuarán su búsqueda, tal vez descubriendo más de lo que existió menos de mil millones de años después del Big Bang.
“Ahora pretendemos buscar más de estos vientos a escala galáctica impulsados por quásares en el espacio.
“El universo primitivo y el aprendizaje de sus propiedades como habitantes”, concluyó Liu.
Una preimpresión de la investigación del equipo está disponible en el repositorio de documentos. arXiv.
