Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han detectado el primer viento potente del «tamaño de una galaxia» que sopla desde un quásar supermasivo impulsado por un agujero negro. El poderoso viento expulsa el gas y el polvo de su galaxia a velocidades increíbles, matando el nacimiento de estrellas en su galaxia anfitriona.
Este cuásar, denominado J1007+2115, está tan distante que lo vemos tal como era sólo 700 millones de años después del Big Bang, cuando el universo de 13.800 millones de años tenía sólo «aproximadamente el 5% de su edad actual». Aunque esto convierte a J1007+2115 en el tercer quásar más antiguo jamás observado, es el primer quásar jamás observado del que sale un poderoso viento del tamaño de una galaxia.
Pero las emisiones de este quásar no sólo destacan por su antigüedad. Los vientos de J1007+2115 se extienden desde el agujero negro en su origen a unos asombrosos 7.500 años luz, lo que equivale a unos 25 sistemas solares alineados uno al lado del otro. El material que desvían cada año equivale a 300 soles a velocidades equivalentes a 6.000 veces la velocidad de la luz, dijeron los investigadores.
«Este es el tercer quásar más antiguo y el tercero más distante impulsado por un agujero negro supermasivo conocido en la actualidad», dijo a Space.com Weizhe Liu, líder del equipo de descubrimiento e investigador de la Universidad de Chicago. «Hasta donde sabemos, este viento impulsado por quásares a escala galáctica es actualmente el más antiguo conocido».
Relacionado: Cómo los quásares impulsados por agujeros negros mataron a las galaxias vecinas en el universo primitivo
Los vientos de este agujero negro supermasivo central podrían incluso ser lo suficientemente potentes como para «matar» la galaxia anfitriona por la que pasa a 6.000 veces la velocidad del sonido, privándola del material necesario para el nacimiento de nuevas estrellas.
Cómo los agujeros negros supermasivos generan viento
Se cree que todas las galaxias grandes tienen un agujero negro supermasivo en su núcleo, con una masa entre millones y miles de millones de veces la del Sol. Pero no todos estos agujeros negros alimentan los quásares, las fuentes de luz más brillantes del cosmos.
De hecho, algunos agujeros negros supermasivos no están rodeados por grandes cantidades de gas y polvo de los que podrían alimentarse. Por ejemplo, el agujero negro supermasivo en el corazón de nuestra propia galaxia, Sagitario A* (Sgr A*), es silencioso y oscuro.
Otros agujeros negros supermasivos están rodeados por una gran cantidad de material que se arremolina a su alrededor en una nube aplanada llamada disco de acreción que los alimenta gradualmente. La inmensa influencia gravitacional del agujero negro central provoca una poderosa fricción en los discos de acreción, calentando este material y haciéndolo brillar intensamente.
Estas regiones, llamadas núcleos galácticos activos (AGN), son tan brillantes que pueden eclipsar la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia que las rodean. Cuando se observan a grandes distancias, estas regiones se denominan «cuásares».
La poderosa radiación emitida por los discos de acreción también tiene otro efecto: repele materias como el gas y el polvo alrededor del AGN. Estos vientos de quásar también pueden expulsar gas y polvo de la galaxia más grande que alberga los quásares.
Con la ayuda del JWST, los investigadores pudieron ver que el material en los vientos del quásar de J1007+2115 se mueve a una increíble velocidad de 4,7 millones de mph (7,6 millones de km/h). Como puedes imaginar, vientos tan poderosos y de gran alcance transportan una gran cantidad de material. Liu dijo que los vientos quásares de J1007+2115 transportan material con una masa equivalente a 300 soles cada año.
La galaxia que alberga J1007+2115 es rica en gas y polvo molecular denso, los componentes básicos de las estrellas, como lo ve el JWST. La galaxia forma estrellas a un ritmo de entre 80 y 250 masas solares cada año. Pero la luz de esta galaxia nos llega desde hace 13.100 millones de años, lo que significa que probablemente hoy tenga un aspecto muy diferente. En particular, gracias a estos vientos de quásar, es posible que la actividad de los estallidos estelares no haya continuado por mucho tiempo.
La purga de gas y polvo a través de estos vientos de quásar también cortará el suministro de alimentos al agujero negro supermasivo que los impulsa. Esto significa que también podría haberse detenido el crecimiento del agujero negro supermasivo, cuya masa se estima en mil millones de soles.
«El viento empuja una gran cantidad de gas hacia afuera», explicó Liu. «Esto podría suprimir la actividad de formación de estrellas de la galaxia, que necesita gas para formar estrellas, así como el crecimiento del propio agujero negro supermasivo, que también necesita acumulación de gas».
Esto podría significar que esta primera galaxia es ahora una galaxia muerta y no está creciendo mucho debido a la purga de su material de formación estelar y la reducción de su nacimiento estelar.
Relacionado: El quásar más brillante jamás observado funciona con un agujero negro que consume un 'sol por día'
El equipo no ha terminado con los vientos de los cuásares y no está estudiando su influencia en sus galaxias anfitrionas. Continuarán cazándolos y es posible que incluso descubran más que existieron menos de mil millones de años después del Big Bang.
«Ahora pretendemos buscar más vientos de escala galáctica impulsados por quásares en el
universo muy primitivo y aprender sobre sus propiedades como población», concluyó Liu.
En el repositorio de documentos se presenta una versión preimpresa de la investigación del equipo. arXiv.
