Los agujeros negros supermasivos podrían ser quisquillosos para comer

Una nueva investigación de ALMA revela que las fusiones de galaxias que alimentan a los agujeros negros podrían no ser el festín que los astrónomos creían

Los agujeros negros son conocidos por devorar todo lo que encuentran a su paso. Sin embargo, astrónomos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han descubierto que incluso los agujeros negros supermasivos pueden ser quisquillosos para comer, lo que puede afectar significativamente su crecimiento. Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Makoto A. Johnstone, doctorando de la Universidad de Virginia, realizó este descubrimiento. El equipo utilizó ALMA para estudiar siete fusiones de galaxias cercanas que albergan agujeros negros supermasivos, separadas por tan solo unos pocos miles de años luz.

Cuando dos galaxias masivas y ricas en gas se fusionan, la gravedad impulsa grandes cantidades de gas molecular frío hacia los centros de ambos sistemas, donde residen los agujeros negros supermasivos (SMBH). Estas breves fases turbulentas pueden activar uno o ambos agujeros negros como núcleos galácticos activos (AGN), lo que los convierte en algunos de los objetos más energéticos del universo. Sin embargo, curiosamente, no todas las galaxias en fusión albergan dos agujeros negros alimentándose activamente; algunas muestran solo uno, mientras que otras parecen no tener apetito.

Estas observaciones revelaron una densa y caótica acumulación de nubes de gas alrededor de muchos agujeros negros (especialmente los más masivos), lo que sugiere que las fusiones son muy eficaces para suministrar combustible para el crecimiento directamente a sus puertas. Sin embargo, el brillo actual de los agujeros negros (una medida de la velocidad a la que se acretan) no aumenta con la cantidad de gas disponible. Incluso con abundante alimento cerca, la mayoría de los agujeros negros supermasivos están mordisqueando en lugar de atiborrarse, lo que sugiere que el crecimiento de los agujeros negros durante las fusiones podría ser muy ineficiente, con una digestión inconsistente de gas en escalas de tiempo cortas.

"La ineficiencia del crecimiento observado de los agujeros negros supermasivos, incluso cuando existen densos depósitos de gas molecular, plantea interrogantes sobre las condiciones físicas necesarias para desencadenar estos episodios de crecimiento", afirmó Makoto. Además de ocurrir en entornos extremadamente polvorientos, la actividad de los AGN es probablemente muy variable y episódica, lo que explica por qué ha sido tan difícil detectar dos agujeros negros activos simultáneamente en fusiones.

El equipo comparó sistemas con ambos agujeros negros activos (AGN dual) con fusiones en las que solo uno mostró actividad evidente (AGN único). En algunos de estos casos de AGN único, el agujero negro inactivo parecía realmente estar hambriento de gas frío, pero en otros, aunque se observó gas, el agujero negro seguía negándose a alimentarse, posiblemente porque se le observó entre alimentaciones. "Estas observaciones únicas de ALMA muestran cómo los agujeros negros se alimentan activamente durante una gran fusión de galaxias, un evento que sospechamos firmemente que es crucial para establecer la conexión observada entre el crecimiento de los agujeros negros y la evolución de las galaxias. Es solo ahora, gracias a las capacidades únicas y revolucionarias de ALMA, que este estudio es factible", afirma Ezequiel Treister, investigador principal de este proyecto de investigación y coautor del estudio.

ALMA también descubre que muchos agujeros negros activos están ligeramente desplazados de sus discos de gas principales en rotación, lo que sugiere interacciones gravitacionales violentas que podrían haberlos desplazado durante las fusiones de galaxias. En conjunto, estos resultados muestran que, en las colisiones de galaxias, tener suficiente energía para alimentar a los SMBH es solo la mitad de la cuestión; el tiempo, la turbulencia y el polvo determinan cuándo, y si, ambos agujeros negros se activan.

Informacion adicional

Los resultados de esta investigación aparecen en "Gas molecular en fusiones importantes que albergan AGN duales y simples en separaciones nucleares <10 kpc" de Makoto A. Johnstone et al. en el Astrophysical Journal.

Este artículo se basa en un comunicado de prensa del Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), socio de ALMA en representación de América del Norte.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembro, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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