Científicos de la NASA descubren un nuevo ‘fósil’ galáctico

Investigadores del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han descubierto actividad de rayos X que arroja luz sobre la evolución de las galaxias.

Los rayos X perfilan nubes gigantes de gas frío en la cercana galaxia espiral NGC 4945. El gas parece haber explotado a través de la galaxia después de que su agujero negro supermasivo central explotara hace unos 5 millones de años.

«Existe un debate en la comunidad científica sobre cómo evolucionan las galaxias», dijo Kimberly Weaver, astrofísica de Goddard.

«Encontramos agujeros negros supermasivos en los centros de casi todas las galaxias del tamaño de la Vía Láctea, y es una pregunta abierta cuánta influencia tienen en relación con los efectos de la formación estelar. Al estudiar galaxias cercanas como NGC 4945, creemos que estamos observando «Cómo cambian las estrellas y los agujeros negros durante el período de transición. Nos ayuda a construir mejores modelos de lo que producimos».

Weaver presentó los resultados en nombre de su equipo en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans el 11 de enero. Actualmente se está revisando un artículo sobre la investigación. La revista astrofísica.

Gracias a los datos recopilados por el satélite XMM-Newton (Misión Multiespejo de rayos X) de la ESA (Agencia Espacial Europea) con la ayuda del Observatorio Lunar de Rayos X de la NASA.

NGC 4945 es una galaxia activa a unos 13 millones de años luz de distancia, en la constelación austral de Centauro.

Una galaxia activa tiene un centro inusualmente brillante y variable impulsado por un agujero negro supermasivo que calienta el disco de gas y polvo circundante mediante fuerzas gravitacionales y de colisión. Un agujero negro consume lentamente el material a su alrededor, creando fluctuaciones aleatorias en la luz emitida por el disco. Como la mayoría de las galaxias activas, el agujero negro y el disco de NGC 4945 están rodeados por una densa nube de polvo llamada toro, que bloquea parte de la luz.

Los núcleos de las galaxias activas pueden impulsar chorros de partículas de alta velocidad y producir fuertes vientos que contienen gas y polvo.

NGC 4945 también es una galaxia con estallido estelar, lo que significa que forma estrellas mucho más rápido que la nuestra. Los científicos estiman que produce alrededor de 18 estrellas de la misma masa que nuestro Sol cada año, o aproximadamente tres veces el ritmo de la Vía Láctea. Casi toda la formación estelar se concentra en el centro de la galaxia. Un estallido estelar dura entre 10 y 100 millones de años y termina sólo cuando se agota la materia prima para formar nuevas estrellas.

Weaver, científico del proyecto de la NASA para XMM-Newton, y su equipo observaron NGC 4945 con el satélite. En sus datos, vieron lo que los científicos llaman la línea K-alfa del hierro. Esta característica ocurre cuando una potente luz de rayos X procedente del disco del agujero negro encuentra gas frío en otra parte. (El gas mide -400 grados Fahrenheit, o -200 Celsius). La línea de hierro es común en las galaxias activas, pero hasta estas observaciones, los científicos habían pensado que ocurría en escalas mucho más cercanas a un agujero negro.

«Chandra ha mapeado el hierro K-alfa en otras galaxias. En esto, nos ha ayudado a estudiar fuentes individuales de rayos X brillantes en la nube para ayudarnos a descartar fuentes potenciales distintas a un agujero negro», dijo la coautora Jenna Cann. Autor e investigador postdoctoral en Goddard. «Pero la línea de NGC 4945 se extiende tan lejos de su centro que necesitamos el amplio campo de visión de XMM-Newton para verla».

Debido a que NGC 4945 está casi volcado desde nuestra vista, XMM-Newton pudo mapear la extensión de la línea de hierro a lo largo y por encima del plano galáctico, rastreándola hasta 32.000 y 16.000 años luz, respectivamente. Un orden de magnitud mayor que las líneas de hierro observadas anteriormente.

El equipo científico cree que el gas frío resaltado por la línea es el remanente de un chorro de partículas que surgió del agujero negro central de la galaxia hace unos 5 millones de años. Es posible que el chorro haya estado orientado hacia la galaxia en lugar de apuntar al espacio, impulsando un viento superpoderoso que aún empuja gas frío a través de la galaxia. Esto puede haber desencadenado el actual evento de explosión estelar.

Weaver y sus colegas continuarán observando NGC 4945 para ver si pueden encontrar otras formas en que el agujero negro afecta la evolución de la galaxia. Los mismos rayos X del disco que actualmente resaltan el gas frío también pueden comenzar a expulsarlo. Debido a que las estrellas necesitan ese gas para formarse, los científicos pueden medir cómo la actividad alrededor del agujero negro de una galaxia apaga su fase de estallido estelar.

«Existe una gran cantidad de evidencia que sugiere que los agujeros negros desempeñan un papel importante en algunas galaxias a la hora de determinar sus historias de formación estelar y sus destinos», dijo el coautor Edmund Hodges-Cluck, astrofísico de Goddard.

«Estudiamos varias galaxias como NGC 4945 porque, aunque la física es la misma de un agujero negro a otro, su influencia en sus galaxias varía ampliamente. XMM-Newton nos ayudó a encontrar un ‘fósil galáctico’ que nunca se supo que se hubiera encontrado. pero es el primero de muchos.»