El telescopio espacial James Webb (JWST) ayudó recientemente a resolver un “asesinato” cósmico: la muerte prematura de la galaxia de Pablo, más formalmente conocida como GS-10578: una galaxia con forma de disco del tamaño de nuestra Vía Láctea. ¿Su momento de muerte? Apenas 2.000 millones de años después del Big Bang.
La luz de esta galaxia distante tuvo que iniciar su viaje a través del cosmos unos 2.000 millones de años después del Big Bang para llegar a la Tierra, lo que nos da una instantánea del universo primitivo. Pero la instantánea que nos llegó es básicamente una fotografía de la escena de un crimen celestial, porque en términos galácticos, la galaxia de Pablo está muerta, lo que significa que ha dejado de formar nuevas estrellas. Utilizando los instrumentos del JWST, el astrofísico de la Universidad de Cambridge Francesco d'Eugenio y sus colegas atraparon un agujero negro supermasivo con las manos en la masa, matando lentamente de hambre a la galaxia.
“Hemos encontrado al culpable: el agujero negro está matando a esta galaxia”, afirma d’Eugenio, que dirigió el reciente estudio, en un comunicado. Él y sus colegas publicaron su trabajo En el diario Astronomía de la naturaleza.
Esta vista de campo profundo del JWST incluye GS-10578, apodada la Galaxia de Pablo.
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Una novela policiaca astrofísica
D'Eugenio y sus colegas utilizaron los sensibles instrumentos infrarrojos del JWST para detectar algo que otros investigadores no habían detectado: densas corrientes de gas frío que se alejan de la galaxia. El agujero negro supermasivo que se esconde en el corazón de la galaxia de Pablo está arrojando el gas (que de otro modo sería la materia prima para miles de millones de nuevas estrellas) al espacio a más de 3 millones de kilómetros por hora. Sin densas nubes de gas interestelar, la galaxia no puede formar nuevas estrellas, lo que significa que una vez que las estrellas que ahora iluminan la galaxia de Pablo se apaguen en unos pocos miles de millones de años, será una buena noche para siempre.
Según los cálculos de d'Eugenio y sus colegas, el agujero negro está arrojando al espacio más material del que la galaxia necesita para sobrevivir. Estudios anteriores habían advertido que la galaxia de Pablo se estaba muriendo, pero sólo habían detectado débiles volutas de gas cálido que se alejaban del centro de la galaxia. Esas corrientes de gas mucho más pequeñas no eran una pérdida suficiente para explicar por qué la galaxia había dejado de formar nuevas estrellas. Pero cuando d'Eugenio y sus colegas observaron la galaxia de Pablo con los instrumentos del JWST, se dieron cuenta de que la galaxia estaba básicamente perdiendo gas interestelar. Se estaba desangrando y lo estaba haciendo rápidamente.
“Si hubiera tenido tiempo suficiente para alcanzar este tamaño masivo (cuando el universo tenía apenas 2.000 millones de años), el proceso que detuvo la formación de estrellas probablemente ocurrió relativamente rápido”, afirma en un comunicado el astrofísico de la Universidad de Cambridge Roberto Maiolino, coautor del estudio reciente. “En el universo primitivo, la mayoría de las galaxias estaban formando muchas estrellas, por lo que es interesante ver una galaxia muerta tan masiva en este período de tiempo”.
Resulta que la mayor parte del gas que sale de la galaxia de Pablo es tan frío que no emite luz, ni siquiera mucho calor. Los astrónomos necesitaban los instrumentos muy sensibles del JWST para detectar la radiación infrarroja muy débil que provenía de las corrientes de gas y para notar que esas corrientes estaban bloqueando parte de la luz de las estrellas que estaban detrás de ellas.
El gas está siendo acelerado a más de 2 millones de millas por hora, lo suficientemente rápido para escapar de la fuerte atracción de la gravedad de la galaxia, por el agujero negro supermasivo en el centro de la Galaxia de Pablo.
Los agujeros negros son conocidos por su capacidad para devorar cosas de forma desordenada. Otro estudio reciente descubrió que un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Circinus (a solo un millón de años luz de la Tierra) solo “devora” alrededor del 3 por ciento del gas que es atraído hacia el disco de material que gira en espiral hacia adentro alrededor del agujero negro. El resto es expulsado violentamente a una fracción de la velocidad de la luz. Las partículas que caen en el agujero negro se mueven tan rápido que liberan una energía tremenda cuando finalmente pasan el horizonte de sucesos, y la presión de esa radiación puede empujar el gas en su camino con tanta fuerza que lo acelera a velocidades ridículas.
Otros estudios han demostrado que los monos supermasivos que se alimentan desordenadamente Los agujeros negros pueden perturbar la formación de estrellas en sus galaxias anfitrionasPero aunque los modelos han predicho que un agujero negro suficientemente descuidado podría, en teoría, eliminar totalmente la capacidad de su galaxia de crear nuevas estrellas para siempre, esta es la primera vez que los astrónomos han visto que esto sucede.
D'Eugenio y sus colegas planean echar otro vistazo a la galaxia de Pablo con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un conjunto de antenas de microondas en lo alto del desierto de Atacama, en Chile. ALMA puede observar galaxias distantes en longitudes de onda de luz aún más largas que el JWST. Eso significa que permitirá a los astrónomos ver las zonas de gas más oscuras y frías de la galaxia de Pablo, para ver dónde podría estar escondido aún el combustible para la formación de estrellas, fuera del alcance asesino del agujero negro supermasivo.
