Estrellas que nacen en los vientos de agujeros negros supermasivos

Estrellas que nacen en los vientos de agujeros negros supermasivos

Con la ayuda del Very Large Telescope que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, un grupo internacional de investigadores ha estudiado la colisión que está teniendo lugar entre dos galaxias, conocidas colectivamente como IRAS F23128-5919. Estas galaxias se encuentran a unos 600 millones de años luz de la Tierra.

El equipo observó los colosales chorros de material (outflows en inglés), que se originan cerca del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia más al sur, y han encontrado la primera evidencia clara de que hay estrellas naciendo dentro de ellos, según publican en la revista Nature.

Este tipo de chorros galácticos son generados por la enorme emisión de energía proveniente de los activos y turbulentos centros galácticos. Los agujeros negros supermasivos se esconden en los corazones de la mayoría de las galaxias (incluida la nuestra), y cuando engullen materia, también calientan el gas circundante y lo expulsan de la galaxia anfitriona en forma de densos y potentes vientos.

“Durante un tiempo los astrónomos han pensado que las condiciones que se dan en el interior de estos chorros podrían ser adecuadas para la formación de estrellas, pero nadie había podido ver este fenómeno en acción porque es algo muy difícil de observar”, comenta el líder del equipo Roberto Maiolino, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido). “Nuestros resultados son emocionantes porque muestran, inequívocamente, que se crean estrellas dentro de estos chorros”.

El grupo propuso estudiar las estrellas directamente en el chorro, así como el gas a su alrededor. MUSE y X-shooter, los dos instrumentos espectroscópicos del VLT utilizados, los mejores de su campo, permitieron al grupo llevar a cabo un estudio muy detallado de las propiedades de la luz emitida para determinar su origen.

Se sabe que la radiación de las estrellas jóvenes hace que las nubes de gas cercanas brillen de una manera particular. La extrema sensibilidad de X-shooter permitió al equipo descartar otras posibles causas de esta iluminación, incluyendo choques de gas o el núcleo activo de la galaxia.

Una joven población estelar en el chorro de emisión 

Entonces, el grupo hizo una inconfundible detección directa de una joven población estelar en el chorro de emisión. Se cree que estas estrellas tienen menos de unas pocas decenas de millones de años, y el análisis preliminar sugiere que son más calientes y más brillantes que las estrellas formadas en entornos menos extremos, como el disco galáctico.

Además, los astrónomos también determinaron el movimiento y la velocidad de estas estrellas. La luz de la mayoría de las estrellas de la región indica que viajan a velocidades muy grandes, alejándose del centro de la galaxia, lo cual tendría sentido para objetos atrapados en una rápida corriente de material en movimiento.

La coautora Helen Russell (del Instituto de Astronomía en la Universidad de Cambridge) explica: “Las estrellas que se forman en el viento que está cerca del centro de la galaxia podrían desacelerar e incluso volver hacia el interior, pero las estrellas que se forman en la zona más externa del flujo experimentan menos desaceleración y pueden incluso volar en grupo fuera de la galaxia”.

El descubrimiento proporciona una nueva y emocionante información que podría mejorar nuestra comprensión de algunos enigmas de la astrofísica, incluyendo cómo adquieren sus formas ciertas galaxias; cómo se enriquece el espacio intergaláctico con elementos pesados; e incluso de dónde puede provenir la inexplicable radiación de fondo infrarroja.

Maiolino se muestra entusiasta con respecto al futuro: “Si realmente hay formación de estrellas en la mayoría de los chorros de emisión galácticos, como predicen algunas teorías, entonces esto proporcionaría un escenario totalmente nuevo para nuestra comprensión de la evolución de las galaxias”.

“La formación de estrellas en los outflows puede representar una fracción muy significativa de la tasa total de formación estelar, especialmente en las galaxias lejanas, cuando el universo era mucho más joven que en la actualidad”, comenta Santiago Arribas, investigador del CSIC en el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) que ha participado en el trabajo.

La formación estelar en los outflows también puede explicar algunos resultados observacionales, como la presencia de metales pesados en el medio intergaláctico, es decir, el espacio entre galaxias. “Algunas estrellas creadas en los outflows pueden tener la velocidad suficiente para escapar de la gravedad de la galaxia y alcanzar esta región. Cuando mueren y explotan como supernovas enriquecen con metales ese espacio”, explica Sara Cazzoli también coautora del estudio.

La investigación también señal que otras estrellas pueden quedar orbitando la galaxia a muy alta velocidad, lo que explicaría las propiedades cinemáticas de algunas estrellas que se observan en muchas galaxias, incluida la nuestra.

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SINC