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Martes, 22 octubre 2013
Astrofísica

Colosales cantidades de materia expulsadas hacia el espacio intergaláctico

Se acepta en la comunidad científica desde hace tiempo que, a juzgar por los modelos teóricos asumidos como ciertos, muchas galaxias deberían ser más masivas de lo que son y tener más estrellas que las que en realidad poseen.

Para intentar explicar porqué tienen menos masa y menos estrellas, se barajan dos posibles mecanismos principales que podrían ralentizar o detener el proceso de crecimiento de acumulaciones de masa y el de la formación de estrellas:

Uno de ellos es el de la acción de los violentos vientos estelares generados durante episodios de formación de muchas estrellas en una misma zona y en un periodo breve de tiempo.

El otro es la acción de los inmensos chorros polares disparados desde las inmediaciones del agujero negro supermasivo situado en el centro de numerosas galaxias. Un agujero negro es una concentración de masa tan densa que ni siquiera la luz puede escapar de su interior.

Gracias a las imágenes de alta resolución proporcionadas por una combinación intercontinental de radiotelescopios, el equipo internacional de Raffaella Morganti, del Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos, ha sido capaz de identificar enormes masas de gas frío siendo expulsado desde el centro de una galaxia distante mediante los chorros polares energizados por su masivo agujero negro.

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Imagen obtenida a partir de señales captadas por radiotelescopios que muestra a la galaxia 4C12.50. El recuadro destacado y ampliado muestra más detalladamente el sitio, en el tramo final apreciable del chorro ultraveloz de partículas, donde una masiva nube de gas, representada en color amarillo anaranjado, está siendo empujada por dicho chorro. (Imagen: Morganti et al., NRAO/AUI/NSF)

El gas atraído hacia un agujero negro acaba, durante su caída a éste, girando en espiral hacia él y acumulándose formando un disco giratorio, conocido como disco de acreción, donde se comprime y calienta. Cerca del borde interior del disco, en el umbral del horizonte de sucesos del agujero negro (la frontera más allá de la cual nada que la cruce puede volver a salir), parte del material es acelerado y expulsado como un par de chorros que fluyen en direcciones opuestas a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Estos chorros contienen partículas moviéndose a casi la velocidad de la luz, produciendo rayos gamma cuando interactúan.

En algunas galaxias hay chorros de esta clase que han funcionado durante un tiempo lo bastante largo como para que su actividad acabe generando corrientes de gas claramente perceptibles que se extienden a lo largo de millones de años-luz.

Morganti y su equipo usaron radiotelescopios de Europa y Estados Unidos, combinando sus señales para conformar un único y gigantesco radiotelescopio virtual. Entre los radiotelescopios participantes, figuran los de la red VLBA de la Fundación Nacional Estadounidense de Ciencia (NSF) y una antena del observatorio Karl G. Jansky VLA en Socorro, Nuevo México, Estados Unidos.

Los científicos estudiaron una galaxia llamada 4C12.50, a unos 1.500 millones de años-luz de la Tierra. Eligieron esta galaxia porque se encuentra en una etapa en la que el "motor" del agujero negro que produce los chorros se está poniendo en marcha. A medida que el agujero negro atrae material, éste forma el disco de acreción. Los procesos en el disco se nutren de la tremenda energía gravitacional del agujero negro para propulsar el material hacia el exterior desde los polos del disco.

En los extremos de los dos chorros, los investigadores han encontrado acumulaciones de gas (esencialmente hidrógeno) moviéndose hacia fuera de la galaxia a 1.000 kilómetros por segundo. Una de las nubes tiene una masa de nada menos que 16.000 veces la del Sol, mientras que la otra es aún mayor, albergando la cantidad colosal de 140.000 veces la masa del Sol. La nube más grande mide aproximadamente unos 160 por 190 años-luz.

Ésta es una de las evidencias más definitivas de que existe una interacción entre el chorro de movimiento rápido de galaxias como ésta y las nube densas de gas interestelar como las observadas en esta investigación.

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