Durante las últimas dos décadas, los astrónomos han llegado a la conclusión de que la mayoría, si no todos, las galaxias albergan agujeros negros masivos en sus centros, y las masas de un agujero negro y su galaxia anfitriona están correlacionadas. Pero, ¿cómo están conectados los dos? Ahora, un estudiante del Instituto de Astronomía (IfA) de la Universidad de Hawai'i en Mānoa que participa en el programa Experiencias de investigación para estudiantes universitarios (REU) de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), puede haber revelado parte de la respuesta.

Rebecca Minsley, estudiante participó en el programa REU 2019 de IfA, trabajando durante 10 semanas con su mentor, Andreea Petric, investigadora adjunta del proyecto explorador espectroscópico de Maunakea. Examinando meticulosamente cientos de imágenes de galaxias, Minsley comenzó a definir una imagen más clara de la evolución de las galaxias. "El crecimiento de las galaxias puede estar formado por interacciones con otras galaxias, lo que contribuye a los agujeros negros supermasivos (SMBH) que crecen dentro del centro de la galaxia, "Explicó Minsley.

Gas y polvo entre estrellas llamado medio interestelar (ISM), es el combustible tanto para el crecimiento SMBH como para la formación de nuevas estrellas. Pero un trabajo reciente muestra que el ISM puede tener diferentes propiedades, especialmente al ser más cálido, en galaxias que albergan un agujero negro supermasivo en crecimiento en sus núcleos. en comparación con las galaxias que no lo hacen. Es menos probable que el gas más caliente colapse en nuevas estrellas, por lo que este hallazgo puede sugerir que un SMBH central en crecimiento disminuye la capacidad de una galaxia para producir nuevas estrellas.

¿Qué podría ser responsable de calentar el ISM? Luz de las estrellas, especialmente de estrellas calientes, puede hacer esto. Pero las interacciones entre galaxias, cuando chocan o incluso pasan cerca unas de otras, pueden producir ondas de choque a gran escala que comprimen gas menos denso. haciendo que sea más probable que se formen estrellas. Minsley estudió las formas de 630 galaxias utilizando imágenes de la encuesta Pan-STARRS. Ella clasificó las galaxias en fusiones, fusiones tempranas, y no fusiones. Y luego comparó las formas con la salida de luz de las mismas galaxias en longitudes de onda del infrarrojo medio más largas, donde podría estudiar las propiedades del ISM.

"Cuando las galaxias se acercan lo suficiente, atraviesan una especie de danza galáctica hasta que finalmente se fusionan en una entidad singular. Estas interacciones tienen firmas bien documentadas que me permitieron categorizar nuestro conjunto de galaxias, ", Dijo Minsley." Este proyecto me dio una mayor apreciación de la complejidad y el enredo de todos los procesos que tienen lugar dentro de las galaxias y la investigación que se está realizando para deconstruir los sistemas galácticos es fascinante ".

Minsley y sus colaboradores encontraron que dentro de las galaxias con agujeros negros activos, el ISM es más cálido, las proporciones de gas molecular caliente a otros refrigerantes son mayores, y otras características de las partículas de polvo tienen un rango de valores más amplio que en las galaxias donde los agujeros negros están inactivos.

"En el universo cercano encontramos que el ISM cálido de las galaxias que albergan agujeros negros supermasivos en crecimiento en sus centros difiere de los que no lo hacen, ", explica Petric." Especulamos que los mismos procesos que canalizan el combustible al SMBH también nos permiten detectar la transferencia de energía de regreso al ISM de la galaxia ". Petric agrega que el futuro, observaciones más detalladas, permitirá a los investigadores confirmar estos procesos de transferencia de energía.

IfA ha sido parte del prestigioso programa REU durante casi 20 años, capacitando a más de 130 estudiantes, algunos de los cuales son ahora líderes en diferentes campos de la astronomía. Debido a esta oportunidad única de trabajar en Hawái con instalaciones y científicos de clase mundial, el IfA recibe más de 500 solicitudes cada término. El enfoque de su programa REU es identificar a los estudiantes que tienen potencial para tener éxito en la investigación, pero puede que no tenga la oportunidad y los recursos.

Nader Haghighipour, el investigador principal del programa REU de IfA, señalado, "Con nuestros mentores entre los líderes mundiales en sus respectivos campos, nuestros estudiantes de REU participan en investigaciones de vanguardia. El trabajo de Rebecca es un excelente ejemplo de esto. Estamos muy orgullosos de nuestros estudiantes de REU, ya que casi todos continuaron sus estudios en la escuela de posgrado, y muchos de ellos han ganado reconocimiento nacional ".

Durante el semestre de otoño de 2020, Diana Castaneda, estudiante de Petric y UH Mānoa, continuará investigando el ISM de las galaxias que albergan algunas de las SMBH de crecimiento más luminoso en el universo cercano. utilizando un espectrómetro a bordo del avión del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA). Las observaciones de SOFIA permitirán a Castaneda y Petric obtener más información sobre los procesos mediante los cuales se transfiere energía entre el SMBH en crecimiento y el ISM.

Este trabajo aparece en la edición del 10 de mayo de la Diario astrofísico y está disponible en forma preimpresa en ArXiv .