Los agujeros negros supermasivos en los núcleos de la mayoría de las galaxias masivas causan estragos en su entorno inmediato. Durante sus fases más activas, cuando se encienden como cuásares luminosos, lanzan salidas de gas extremadamente potentes y de alta velocidad.
Estas salidas pueden barrer y calentar material, jugando un papel fundamental en la formación y evolución de galaxias masivas. Los astrónomos no solo los han observado a través del Universo visible, sino que también juegan un ingrediente clave en los modelos teóricos.
Pero la naturaleza física de las salidas ha sido un misterio de larga data. ¿Qué mecanismo físico hace que el gas alcance velocidades tan altas y, en algunos casos, sea expulsado de la galaxia?
Un nuevo estudio proporciona la primera evidencia directa de que estos flujos de salida son acelerados por chorros energéticos producidos por el agujero negro supermasivo.
Utilizando el Very Large Telescope en Chile, un equipo de astrónomos dirigido por Clive Tadhunter de la Universidad de Sheffield, observó la galaxia activa cercana IC 5063. En lugares de la galaxia donde sus chorros están impactando regiones de gas denso, el gas se mueve a velocidades extraordinarias. de más de 600,000 millas por hora.
"Gran parte del gas en los flujos de salida está en forma de hidrógeno molecular, que es frágil en el sentido de que se destruye a energías relativamente bajas", dijo Tadhunter en un comunicado de prensa. “Me parece extraordinario que el gas molecular pueda sobrevivir acelerado por chorros de partículas altamente energéticas que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz.
A medida que los chorros viajan a través de la materia galáctica, interrumpen el gas circundante y generan ondas de choque. Estas ondas de choque no solo aceleran el gas, sino que también lo calientan. El equipo estima que las ondas de choque calientan el gas a temperaturas lo suficientemente altas como para ionizar el gas y disociar las moléculas. El hidrógeno molecular solo se forma en el gas post-choque significativamente más frío.
"Sospechamos que las moléculas deben haber sido capaces de reformarse después de que el gas se haya alterado por completo por la interacción con un chorro de plasma rápido", dijo Raffaella Morganti, del Instituto Kapteyn de la Universidad de Groningen. “Nuestras observaciones directas del fenómeno han confirmado que esta situación extrema puede ocurrir. Ahora tenemos que trabajar para describir la física exacta de la interacción ".
En el espacio interestelar, se forma hidrógeno molecular en la superficie de los granos de polvo. Pero en este escenario, es probable que el polvo haya sido destruido en las intensas ondas de choque. Si bien es posible que se forme hidrógeno molecular sin la ayuda de granos de polvo (como se vio en el Universo temprano), el mecanismo exacto en este caso aún se desconoce.
La investigación ayuda a responder una pregunta de larga data, proporcionando la primera evidencia directa de que los chorros aceleran los flujos moleculares que se ven en las galaxias activas, y hace preguntas nuevas.
Los resultados fueron publicados en Nature y están disponibles en línea.
