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Chorros de radio de gran alcance constituyen una sorprendente fuente de combustible para la formación estelar

 

Chorros de radio de gran alcance constituyen una sorprendente fuente de combustible para la formación estelar

 

Astrónomos han descubierto a través del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) que poderosos chorros de radio provenientes de un agujero negro supermasivo -que normalmente suprime la formación estelar-, están estimulando la producción de gas frío en el halo de la galaxia, alimentando futuro nacimiento estelar.

 

Este recién conocido tesoro de material para formación estelar puede arrojar luz sobre la compleja relación entre los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los acogen, ayudando a explicar cómo cada uno afecta el crecimiento y la evolución del otro.

 

Los investigadores usaron ALMA para estudiar una galaxia en el corazón de Phoenix Cluster, una colección poco común de galaxias que se encuentra a unos 5.700 millones de años luz de la Tierra.

 

La galaxia central de este sistema tiene un agujero negro supermasivo que está en el proceso de devorar el gas que forma las estrellas, el que alimenta un par de poderosos chorros que salen del agujero negro en direcciones opuestas hacia el espacio intergaláctico. Los astrónomos se refieren a este tipo de sistema accionado por agujeros negros como un núcleo galáctico activo (AGN).

 

Investigaciones anteriores con el observatorio Chandra de rayos X de la NASA revelaron que los chorros de este AGN están formando un par de "burbujas de radio” gigantes, grandes cavidades en el plasma caliente y difuso que rodea a la galaxia.

 

Anteriormente los astrónomos creían que esta región era demasiado caliente para que el gas se enfriara y condensase, evitando que alimentara el futuro nacimiento estelar o el agujero negro supermasivo. Sin embargo, las últimas observaciones de ALMA muestran lo contrario.

 

En vez de una región conmocionada y carente de gas que forme estrellas, ALMA ha encontrado largos filamentos de gas molecular frío condensado alrededor de los bordes exteriores de las burbujas de radio. Estos filamentos se extienden por lo menos a la mitad de cada burbuja y contienen colectivamente suficiente material para hacer 10 mil millones de soles.

 

"Con ALMA podemos ver que existe un vínculo directo entre estas burbujas de radio infladas por el agujero negro supermasivo y el combustible futuro para el crecimiento de las galaxias", dijo Helen Russell, astrónoma de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y autora principal en un paper que aparece en el Astrophysical Journal. "Esto nos da nuevas perspectivas sobre cómo un agujero negro puede regular el futuro nacimiento de estrellas y cómo una galaxia puede adquirir material adicional para alimentar un agujero negro activo".

 

El AGN y la conexión con el crecimiento galáctico

 

Estas nuevas observaciones de ALMA revelan conexiones previamente desconocidas entre un AGN y la abundancia de gas molecular frío que alimenta el nacimiento estelar.

 

"Para producir chorros de gran alcance, los agujeros negros deben alimentarse del mismo material que la galaxia utiliza para crear nuevas estrellas", dijo Michael McDonald, astrofísico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge y coautor del paper. "Este material alimenta los chorros que interrumpen la región y sofoca la formación estelar. Esto ilustra cómo los agujeros negros pueden retardar el crecimiento de las galaxias que los acogen".

 

Sin una fuente significativa de calor, las galaxias más masivas del Universo estarían formando estrellas a velocidades extremas que superan con creces las observaciones. Los astrónomos creen que el calor, en forma de radiación y chorros, de un agujero negro supermasivo de alimentación central impide el sobreenfriamiento de la atmósfera de gas caliente del clúster o grupo, suprimiendo la formación de estrellas.

 

Esta historia, sin embargo, ahora parece más compleja. En el Clúster de Phoenix, Russell y su equipo encontraron un proceso adicional que une la galaxia y su agujero negro. Los chorros de radio que calientan el núcleo de la atmósfera caliente de un grupo también parecen estimular la producción del gas frío requerido para sustentar el AGN.

 

"Nuestros resultados ahora muestran la conexión física entre el gas molecular frío que alimenta la formación estelar y las burbujas de radio que suministran calor en el clúster de Phoenix", concluyó Russell. "Esto podría explicar cómo los agujeros negros más masivos son capaces de suprimir las explosions estelares y regular el crecimiento de sus galaxias de acogida durante los últimos seis mil millones de años o más de la historia cósmica".

 

Este hallazgo se presentó en un artículo titulado “ALMA observations of massive molecular gas filaments encasing radio bubbles in the Phoenix Cluster” (‘Observaciones realizadas con ALMA de filamentos masivos de gas molecular alrededor de burbujas de radio en el cúmulo del Fénix’), de H. R. Russell et al., publicado en The Astrophysical Journal [http://apj.aas.org].

 

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 miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), 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, Inc. (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.

 

 

Imagen compuesta que muestra cómo los potentes chorros de radio provenientes del agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia en el Clúster de Phoenix inflaron enormes "burbujas" en el gas caliente ionizado que rodea a la galaxia (las cavidades dentro de la región azul observadas por el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA). Abrazando el exterior de estas burbujas, ALMA descubrió un inesperado tesoro de gas frío, el combustible para la formación estelar (rojo). La imagen de fondo es del Telescopio Espacial de Hubble. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) H.Russell, et al.; NASA/ESA Hubble; NASA/CXC/MIT/M.McDonald et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

 

 

Imagen de ALMA del gas molecular frío en el corazón del Clúster de Phoenix. Los filamentos que se extienden desde el centro abrazan enormes burbujas de radio creadas por chorros de un agujero negro supermasivo. Este descubrimiento arroja luz sobre la compleja relación entre un agujero negro supermasivo y su galaxia de acogida. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), H. Russell et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

 

 

Impresión artística de la galaxia en el centro del Clúster de Phoenix. Los poderosos chorros de radio del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia están creando burbujas de radio gigantes en el gas ionizado que rodea a la galaxia. ALMA ha detectado el gas molecular frío abrazando el exterior de las burbujas. Este material podría eventualmente caer en la galaxia donde podría alimentar el futuro nacimiento estelar y el agujero negro supermasivo. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

 

                                                                                                

 

Acerca de AUI/NRAO

 

Associated Universities, Inc. (AUI) es una corporación estadounidense sin fines de lucro que, bajo convenio cooperativo de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NSF), opera el Observatorio Radioastronómico Nacional de EE.UU. (NRAO). Actualmente en Chile, AUI/NRAO colabora con instituciones de investigación de Europa y Asia del Este en el funcionamiento de ALMA. En Estados Unidos, AUI/NRAO opera el conjunto de telescopios Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), en Nuevo México. AUI también maneja el Observatorio de Green Bank (GBO) y el Observatorio Long Baseline (LBO). Para mayor información visite: www.aui.cl

 

 

Contact: Charles Blue
434-296-0314

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