Agujeros negros supermasivos ocultos traídos a la vida por galaxias en curso de colisión

Los astrónomos han descubierto que es más probable que los agujeros negros supermasivos oscurecidos por el polvo crezcan y liberen enormes cantidades de energía cuando se encuentran dentro de galaxias que probablemente colisionarán con una galaxia cercana. El nuevo trabajo, dirigido por investigadores de la Universidad de Newcastle, se publica en Avisos mensuales de laReal Sociedad Astronómica.

Las galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea, contienen agujeros negros supermasivos en sus centros. Tienen masas equivalentes a millones, si no miles de millones, de veces la de nuestro Sol. Estos agujeros negros crecen al “comerse” el gas que cae sobre ellos. Sin embargo, lo que empuja al gas lo suficientemente cerca de los agujeros negros para que esto suceda es un misterio continuo.

Una posibilidad es que cuando las galaxias están lo suficientemente cerca unas de otras, es probable que graviten una hacia la otra y se “fusionen” en una galaxia más grande.

En las etapas finales de su viaje hacia un agujero negro, el gas se enciende y produce una enorme cantidad de energía. Esta energía generalmente se detecta usando luz visible o rayos X. Sin embargo, los astrónomos que realizaron este estudio solo pudieron detectar agujeros negros en crecimiento usando luz infrarroja. El equipo utilizó datos de muchos telescopios diferentes, incluido el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer.

Los investigadores han desarrollado una nueva técnica para determinar la probabilidad de que dos galaxias estén muy cerca una de la otra y se espera que colisionen en el futuro. Aplicaron este nuevo método a cientos de miles de galaxias en el universo distante (observando las galaxias formadas entre 2 y 6 mil millones de años después del Big Bang) en un esfuerzo por comprender mejor el llamado “mediodía cósmico”, un momento en que la mayoría de las galaxias y se espera que crezcan los agujeros negros en el Universo.

Comprender cómo se desarrollaron los agujeros negros durante este tiempo es fundamental para la investigación galáctica moderna, especialmente porque puede darnos una idea del agujero negro supermasivo dentro de la Vía Láctea y la evolución de nuestra galaxia a lo largo del tiempo.

Debido a que están tan separadas, solo una pequeña cantidad de galaxias cósmicas del mediodía cumplen con los criterios requeridos para medir con precisión sus distancias. Por tanto, es muy difícil saber con gran precisión si dos galaxias están muy cerca una de la otra.

Este estudio presenta un método estadístico novedoso para superar las limitaciones anteriores en la medición precisa de las distancias de las galaxias y los agujeros negros supermasivos en el mediodía cósmico. Aplica un enfoque estadístico para determinar las distancias de las galaxias usando imágenes en diferentes longitudes de onda y elimina la necesidad de mediciones espectroscópicas de distancias para galaxias individuales.

Se espera que los datos que lleguen del telescopio espacial James Webb en los próximos años revolucionen los estudios infrarrojos y revelen aún más secretos sobre cómo crecen estos polvorientos agujeros negros.

Sean Dougherty, estudiante de posgrado en la Universidad de Newcastle y autor principal del artículo, dice: “Nuestro nuevo enfoque analiza cientos de miles de galaxias distantes con un enfoque estadístico y pregunta cuál es la probabilidad de que dos galaxias estén juntas entre sí y así probable que esté en curso de colisión.

El Dr. Chris Harrison, coautor del estudio, “estos agujeros negros supermasivos son muy difíciles de encontrar porque la luz de rayos X, que los astrónomos han usado típicamente para encontrar estos agujeros negros en crecimiento, está bloqueada y no detectada por nuestros telescopios, pero estos mismos agujeros negros se pueden encontrar usando luz infrarroja, que es producida por el polvo caliente que los rodea.

Agrega: “La dificultad para encontrar estos agujeros negros y establecer medidas de distancia precisas explica por qué este resultado ha sido anteriormente difícil de precisar estas galaxias distantes del “mediodía cósmico”. Con JWST, esperamos encontrar muchos más de estos crecientes agujeros negros ocultos. JWST será mucho mejor para encontrarlos, por lo que tendremos mucho más para investigar, incluidos los más difíciles de encontrar. A partir de ahí, podemos hacer más para comprender el polvo que los rodea y descubrir cuántos están ocultos en galaxias distantes.