Los grandes agujeros negros que residen en el centro de las galaxias pueden ser bestias hambrientas. Pero, ¿qué fuerza ese gas y polvo en los últimos años luz a las fauces de estos agujeros negros supermasivos?
Se ha teorizado que las fusiones entre galaxias perturban el gas y el polvo en una galaxia, y fuerzan la materia a la vecindad inmediata del agujero negro. Es decir, hasta que un estudio reciente de 140 galaxias que albergaban Núcleos Galácticos Activos (AGN), otro nombre para los agujeros negros activos en el centro de las galaxias, proporcionó una fuerte evidencia de que muchas de las galaxias que contienen estos AGN no muestran signos de fusiones pasadas.
El estudio fue realizado por un equipo internacional de astrónomos. Mauricio Cisternas del Instituto Max Planck de Astronomía y su equipo utilizaron datos de 140 galaxias que fueron tomadas por el observatorio de rayos X XMM-Newton. Las galaxias que muestrearon tenían un desplazamiento al rojo entre z = 0.3 - 1, lo que significa que se encuentran a una distancia de entre 4 y 8 mil millones de años luz (y, por lo tanto, la luz que vemos de ellas tiene aproximadamente 4-8 mil millones de años).
Sin embargo, no solo miraron las imágenes de las galaxias en cuestión; un sesgo hacia la clasificación de aquellas galaxias que muestran que los núcleos activos están más distorsionados por las fusiones podría colarse. Más bien, crearon un "grupo de control" de galaxias, usando imágenes de galaxias inactivas del mismo desplazamiento al rojo que las galaxias anfitrionas AGN. Tomaron las imágenes de la Encuesta de Evolución Cósmica (COSMOS), una encuesta de una gran región del cielo en múltiples longitudes de onda de luz. Como estas galaxias eran del mismo desplazamiento al rojo que las que querían estudiar, muestran la misma etapa en la evolución galáctica. En total, tenían 1264 galaxias en su muestra de comparación.
La forma en que diseñaron el estudio implicaba un principio de la ciencia que normalmente no se usa en el campo de la astronomía: el estudio ciego. Cisternas y su equipo tenían 9 galaxias de comparación, que no contenían AGN, del mismo desplazamiento al rojo para cada una de sus 140 galaxias que mostraban signos de tener un núcleo activo.
Lo que hicieron a continuación fue eliminar cualquier signo del núcleo activo brillante en la imagen. Esto significa que las galaxias en su muestra de 140 galaxias con AGN esencialmente Aparecer incluso para un ojo entrenado como una galaxia sin los signos reveladores de un AGN. Luego enviaron las galaxias de control y las imágenes AGN alteradas a diez astrónomos diferentes, y les pidieron que las clasificaran como "distorsionadas", "moderadamente distorsionadas" o "no distorsionadas".
Como su tamaño de muestra era bastante manejable, y la distorsión en muchas de las galaxias sería demasiado sutil para que una computadora la reconociera, el cerebro humano que buscaba patrones era su herramienta de análisis de imágenes de elección. Esto puede sonar familiar: algo similar se está haciendo con enorme éxito con personas que son clasificadores de galaxias aficionados en Galaxy Zoo.
Cuando una galaxia se fusiona con otra galaxia, la fusión distorsiona su forma de manera identificable: deformará una galaxia elíptica normalmente lisa fuera de forma, y si la galaxia es una espiral, los brazos parecen estar un poco "desenrollados". Si fuera el caso de que las fusiones galácticas son la causa más probable de AGN, entonces aquellas galaxias con un núcleo activo serían más propensas a mostrar distorsión de esta fusión pasada.
El equipo pasó por este proceso de cegar el estudio para eliminar cualquier sesgo que los que observan las imágenes tendrían para clasificar AGN como más distorsionado. Al tener un tamaño de muestra de galaxias razonablemente grande y eliminar cualquier sesgo al analizar las imágenes, esperaban mostrar definitivamente si existe la correlación entre AGN y las fusiones.
¿El resultado? Esas galaxias con un núcleo galáctico activo no mostraron más distorsión en general que aquellas galaxias en la muestra de comparación. Como afirman los autores en el documento, "Las fusiones e interacciones que involucran a los hospedantes AGN no son dominantes, y no ocurren con más frecuencia que las galaxias inactivas".
Esto significa que los astrónomos no pueden apuntar a las fusiones galácticas como la razón principal de AGN. El estudio mostró que al menos el 75% de la creación de AGN, al menos entre los últimos 4 a 8 mil millones de años, debe provenir de fuentes distintas a las fusiones galácticas. Los candidatos probables para estas fuentes incluyen: "acoso galáctico", aquellas galaxias que no chocan, pero se acercan lo suficiente como para influirse gravitacionalmente entre sí; la inestabilidad de la barra central en una galaxia; o la colisión de nubes moleculares gigantes dentro de la galaxia.
Saber que los AGN no son causados en gran parte por las fusiones galácticas ayudará a los astrónomos a comprender mejor la formación y evolución de las galaxias. Los núcleos activos en las galaxias que los albergan influyen en gran medida en la formación galáctica. Este proceso se llama "retroalimentación AGN", y los mecanismos y efectos que resultan de la interacción entre la energía que fluye de la AGN y el material circundante en el centro de una galaxia sigue siendo un tema de estudio en astronomía.
Las fusiones en el pasado más distante que hace 8 mil millones de años aún podrían correlacionarse con AGN, este estudio solo descarta una determinada población de estas galaxias, y esta es una pregunta que el equipo planea realizar las próximas encuestas pendientes del Hubble Space Telescope y El telescopio espacial James Webb. Su estudio será publicado en la edición del 10 de enero de Astrophysical Journal, y una versión preimpresa está disponible en Arxiv.
Fuente: Comunicado de prensa de HST, Instituto Max Planck de Astronomía, documento de Arxiv
