Los datos del observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA han revelado cómo los agujeros negros supermasivos dan forma a sus galaxias anfitrionas con vientos poderosos que barren la materia interestelar.

En un nuevo estudio, Los científicos analizaron ocho años de observaciones de XMM-Newton del agujero negro en el núcleo de una galaxia activa conocida como PG 1114 + 445. mostrando cómo los vientos ultrarrápidos (salidas de gas emitidas por el disco de acreción muy cerca del agujero negro) interactúan con la materia interestelar en las partes centrales de la galaxia. Estas salidas se han detectado antes, pero el nuevo estudio identifica claramente, por primera vez, tres fases de su interacción con la galaxia anfitriona.

"Estos vientos podrían explicar algunas correlaciones sorprendentes que los científicos conocen desde hace años pero que no pueden explicar. "dijo el autor principal, Roberto Serafinelli, del Instituto Nacional de Astrofísica de Milán, Italia, quien realizó la mayor parte del trabajo como parte de su Ph.D. en la Universidad de Roma Tor Vergata.

"Por ejemplo, vemos una correlación entre las masas de los agujeros negros supermasivos y la velocidad de dispersión de las estrellas en las partes internas de sus galaxias anfitrionas. Pero no hay forma de que esto se deba al efecto gravitacional del agujero negro. Nuestro estudio por primera vez muestra cómo estos vientos de agujero negro impactan en la galaxia a mayor escala, posiblemente proporcionando el eslabón perdido ".

Los astrónomos han detectado previamente dos tipos de flujos de salida en los espectros de rayos X emitidos por los núcleos galácticos activos, las densas regiones centrales de las galaxias que se sabe que contienen agujeros negros supermasivos. Los llamados flujos de salida ultrarrápidos (OVNI), hecho de gas altamente ionizado, viajan a velocidades de hasta el 40 por ciento de la velocidad de la luz y son observables en las proximidades del agujero negro central.

Flujos de salida más lentos, denominados absorbentes calientes, viajan a velocidades mucho más bajas de cientos de km / sy tienen características físicas similares, como la densidad de partículas y la ionización, a la materia interestelar circundante. Es más probable que estos flujos de salida más lentos se detecten a mayores distancias de los centros de las galaxias.

En el nuevo estudio, los científicos describen un tercer tipo de flujo de salida que combina características de los dos anteriores:la velocidad de un OVNI y las propiedades físicas de un absorbente caliente.

"Creemos que este es el punto en el que el OVNI toca la materia interestelar y la barre como un quitanieves, ", dijo Serafinelli." A esto lo llamamos un 'flujo de salida ultrarrápido arrastrado' porque el OVNI en esta etapa está penetrando la materia interestelar. Es similar al viento que empuja los barcos en el mar ".

Este arrastre ocurre a una distancia de decenas a cientos de años luz del agujero negro. El OVNI empuja gradualmente la materia interestelar lejos de las partes centrales de la galaxia, eliminándolo del gas y ralentizando la acumulación de materia alrededor del agujero negro supermasivo.

Si bien los modelos han predicho este tipo de interacción antes, el estudio actual es el primero en presentar observaciones reales de las tres fases.

"En los datos de XMM-Newton, podemos ver material a distancias más grandes del centro de la galaxia que aún no ha sido perturbado por el OVNI interior, ", dijo el coautor Francesco Tombesi de la Universidad de Roma Tor Vergata y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA." También podemos ver nubes más cerca del agujero negro, cerca del núcleo de la galaxia, donde el OVNI ha comenzado a interactuar con la materia interestelar ".

Esta primera interacción ocurre muchos años después de que el OVNI haya abandonado el agujero negro. Pero la energía del OVNI permite que el agujero negro relativamente pequeño impacte material mucho más allá del alcance de su fuerza gravitacional.

Según los científicos, Los agujeros negros supermasivos transfieren su energía al entorno circundante a través de estos flujos de salida y limpian gradualmente las regiones centrales de la galaxia del gas. que luego podría detener la formación de estrellas. De hecho, Las galaxias de hoy producen estrellas con mucha menos frecuencia de lo que solían hacerlo en las primeras etapas de su evolución.

"Esta es la sexta vez que se detectan estos flujos de salida, ", dijo Serafinelli." Es una ciencia muy nueva. Estas fases del flujo de salida se han observado anteriormente por separado, pero la conexión entre ellas no estaba clara hasta ahora ".

La resolución de energía sin precedentes de XMM-Newton fue clave para diferenciar entre los tres tipos de características correspondientes a los tres tipos de flujos de salida. En el futuro, con observatorios nuevos y más potentes, como el telescopio avanzado de astrofísica de alta energía de la ESA, Atenea los astrónomos podrán observar cientos de miles de agujeros negros supermasivos, detectando dichos flujos de salida con mayor facilidad. Atenea que será más de 100 veces más sensible que XMM-Newton, está programado para su lanzamiento a principios de la década de 2030.

"Encontrar una fuente es genial, pero saber que este fenómeno es común en el Universo sería un gran avance, "dijo Norbert Schartel, Científico del proyecto XMM-Newton en la ESA. "Incluso con XMM-Newton, podríamos encontrar más fuentes de este tipo en la próxima década ".

More data in the future will help unravel the complex interactions between the supermassive black holes and their host galaxies in detail and explain the decrease in star formation that astronomers observe to have taken place over billions of years.