Detectan por primera vez vientos ultrarrápidos de agujeros negros en una galaxia ‘muerta’

Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias. Al acumular materia, son capaces de generar fuertes vientos que pueden calentar o eliminar el gas necesario para la formación de estrellas, lo que influye en la evolución de sus galaxias anfitrionas. Un equipo liderado por investigadores del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) ha detectado por primera vez un viento ultrarrápido en una galaxia cercana a la Vía Láctea que dejó de formar estrellas hace unos nueve mil millones de años. Los resultados han sido publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.

Los vientos que se mueven a más de 10 000 km/s se conocen como ‘flujos ultrarrápidos’. Se originan muy cerca de agujeros negros supermasivos que se alimentan activamente y pueden transportar suficiente energía como para que afecte al gas a partir del cual se forman las estrellas. Hasta ahora, estos vientos se habían encontrado casi exclusivamente en galaxias activas que aún estaban formando estrellas o que estaban en proceso de dejar de formarlas.

Sin embargo, la galaxia estudiada, denominada KUG 1208+386, es fundamentalmente diferente. Su población estelar indica que dejó de formar estrellas hace unos nueve mil millones de años, pero su agujero negro central permanece activo y emite un viento a aproximadamente el 7 % de la velocidad de la luz, unos 21 000 km/s. A esta velocidad, el viento viaja más de 200 000 veces más rápido que un coche de Fórmula 1 a máxima velocidad y podría dar la vuelta a la Tierra en menos de dos segundos. Además, las observaciones de rayos X revelan material denso alrededor del agujero negro, lo que demuestra que un entorno rico en gas puede sobrevivir en el núcleo de una galaxia aparentemente ‘muerta’.

«Lo que nos sorprendió fue el fuerte contraste entre la galaxia y su núcleo. La galaxia ha permanecido inactiva durante miles de millones de años, pero su agujero negro central sigue acumulando material y generando un fuerte viento», afirma Yerong Xu, primer autor e investigador postdoctoral del IEEC en el ICE-CSIC. «Esto demuestra que una galaxia puede parecer ‘muerta’ a grandes escalas, mientras que en su centro permanece extraordinariamente activa», añade.

El viento ultrarrápido se detectó con observaciones de rayos X de archivo obtenidas con el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) en 2009 y el observatorio NuSTAR de la NASA en 2019, combinadas con espectros ópticos obtenidos por el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) —en el que participa el IEEC— en 2022 y publicados como parte de la publicación de datos ‘DESI Data Release 1’.

«El descubrimiento de flujos de salida ultrarrápidos en una galaxia quiescente desafía la convención de que estos vientos son exclusivos de galaxias ricas en gas o con formación estelar activa. Tanto el descubrimiento de una galaxia quiescente global como el de una región nuclear rica en gas implican que no están directamente relacionados con las propiedades de la galaxia, sino que dependen más del entorno nuclear», afirma Mar Mezcua, investigadora del IEEC en el ICE-CSIC.

Generalmente, se considera que los agujeros negros pueden influir en sus galaxias de dos maneras. Durante fases de acreción intensas, la radiación y los vientos pueden calentar o eliminar gas, reprimiendo así la formación estelar. En galaxias que ya se encuentran inactivas, se suele pensar que los chorros de radio proporcionan una retroalimentación ‘de mantenimiento’ más duradera al impedir que el gas se enfríe y forme nuevas estrellas. Este descubrimiento plantea la posibilidad de que los vientos de los agujeros negros también contribuyan a esta fase de mantenimiento.

«Nuestros resultados apuntan a una posible forma de retroalimentación de mantenimiento impulsada por el viento», afirma Víctor Rodríguez, investigador predoctoral del ICE-CSIC. «En lugar de detener la formación estelar, estos vientos podrían ayudar a que una galaxia ya inactiva permanezca inactiva al impedir que el gas se enfríe y forme nuevas estrellas de nuevo».

Este estudio amplía nuestra comprensión de cómo las galaxias dejan de formar estrellas y permanecen inactivas durante miles de millones de años, una de las cuestiones centrales de la astrofísica moderna.

El siguiente paso consiste en determinar si KUG 1208+386 es un caso excepcional o forma parte de una población mayor de galaxias quiescentes con potentes vientos de agujeros negros. Al estudiar más galaxias con flujos de salida ultrarrápidos, se busca comprender qué condiciones físicas favorecen que surjan estos vientos y si las propiedades de la galaxia anfitriona pueden influir en sus características.

Autor Principal en el IEEC

Yerong Xu

Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)
Correo electrónico: yerong@ieec.cat

Mar Mezcua

Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)
Correo electrónico: mezcua@ieec.cat, mezcua@ice.csic.es