Una simulación del contenido estelar del universo hoy visto a lo largo de cien millones de años luz. Los astrónomos utilizaron esta simulación para investigar cómo la acreción en un agujero negro supermasivo apaga la formación de estrellas de galaxias. Crédito:Proyecto IllustrisTNG
Los astrónomos que estudian cómo evolucionó la formación de estrellas a lo largo del tiempo cósmico han descubierto que las galaxias inactivas (galaxias que actualmente no están formando muchas estrellas nuevas) con frecuencia tienen núcleos galácticos activos. Estos AGN acumulan material en discos circumnucleares calientes, y la energía resultante se libera en ráfagas de radiación, o como chorros de partículas que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz. La sospecha es que estos estallidos provocan salidas de gas a miles de años luz, interrumpir y dispersar el material potencial de formación de estrellas en un proceso llamado enfriamiento. El mecanismo de extinción es, además, autolimitante, ya que la dispersión en última instancia suprime la acumulación de gas en el propio agujero negro. Sin embargo, existen otros mecanismos propuestos para la extinción:las supernovas producidas durante la formación de estrellas podrían ser responsables (o al menos un contribuyente importante) al igual que los fuertes vientos estelares. Verificar estas diversas alternativas es, por tanto, un objetivo clave de la investigación galáctica.
Los astrónomos de CfA Bryan Terrazas, Rainer Weinberger y Lars Hernquist y sus colegas utilizaron la simulación hidrodinámica a gran escala llamada IllustrisTNG para rastrear el desarrollo de las galaxias y sus agujeros negros. en particular para investigar las correlaciones entre la retroalimentación de los agujeros negros y la supresión de la formación de estrellas. Aunque los detalles de la acreción de un agujero negro todavía se comprenden solo de manera superficial, la simulación permite a los científicos variar muchos parámetros de entrada de la simulación para probar una variedad de alternativas.
Los astrónomos encuentran que las galaxias en el universo local con más de aproximadamente diez mil millones de masas de estrellas tenderán a apagar la producción de estrellas una vez que la energía en los vientos de la acreción del agujero negro sea mayor que la energía gravitacional en el gas. y que esto tiende a suceder cuando la masa del agujero negro supermasivo supera los ciento sesenta millones de masas solares. Este valor parece estar claramente delineado:el 90% de las galaxias con agujeros negros más pequeños están formando estrellas activamente y el 90% de las galaxias con agujeros negros más grandes están inactivas. Luego, el equipo comparó los resultados de las simulaciones con las observaciones de noventa y una galaxias (aunque no es una muestra completamente representativa de objetos) y encuentra un buen acuerdo en general; sin embargo, las observaciones muestran una gama de comportamientos mucho más amplia.