Corrientes de polvo transgalácticas alimentan la galaxia más brillante del Universo
Astrónomos del Núcleo de Astronomía UDP lideran estudio que sorprendió a la galaxia más luminosa del Universo despojando prácticamente de la mitad de su masa no a una ni dos, sino al menos a tres de sus vecinas más pequeñas, según nuevas observaciones realizadas por el Atacama Large Millimiter/submillimeterArray (ALMA) y publicadas en la revista científica Science. Como la luz de esta galaxia, conocida como W2246-0526, tardó 12.400 millones de años luz en llegar hasta nosotros, los astrónomos la ven como era cuando el Universo tenía un décimo de su edad actual.
Las nuevas observaciones de ALMA revelaron unas claras corrientes de material que se cree fluye desde las tres galaxias más pequeñas hacia la galaxia central, que fue descubierta en 2015 por la sonda espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), de la NASA. Aunque dista mucho de ser la galaxia más grande o masiva que se conoce, tiene un brillo extraordinario, equivalente a 350 billones de Soles en el espectro infrarrojo.
Las corrientes de polvo que conectan a las galaxias entre ellas contienen prácticamente tanto material como las galaxias vecinas. Estos objetos extremadamente tenues y distantes fueron detectados gracias a la increíble sensibilidad y capacidad de resolución de ALMA.
Imagen ALMA de W2246-0526 y sus compañeros que la alimentan a través de corrientes de polvo trans-galácticas. Créditos: T. Diaz-Santos et al.; N. Lira; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
La investigación fue liderada por Tanio Díaz-Santos, investigador postdoctoral del Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales (UDP), junto con un equipo internacional en el que también participaron los investigadores del Núcleo de Astronomía UDP Roberto Assef y Manuel Aravena, y Karia Dibert, estudiante del MIT quien trabajó en la investigación durante una estadía en Chile.
“Gracias a datos obtenidos anteriormente, sabíamos que habían tres galaxias aledañas, pero no había indicios de interacción entre estas y la fuente central”, explica Tanio Díaz-Santos. “No buscábamos un comportamiento caníbal ni tampoco nos lo esperábamos, pero esta observación detallada con el observatorio ALMA dejó todo muy claro”.
Si bien el canibalismo galáctico no es un fenómeno raro, los autores del estudio afirman desconocer la existencia de observaciones similares de otras galaxias que se alimenten de múltiples fuentes en ese período cósmico tan temprano, lo cual hace de esta la galaxia más distante que se haya observado con dicho comportamiento.
Impresión artística de W2246-0526, la galaxia más luminosa conocida, y tres galaxias compañeras. Crédito: NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Los investigadores subrayan que la cantidad de gas devorado por W2246-0526 es suficiente para formar estrellas y alimentar su agujero negro central durante varios cientos de millones de años.
Sin embargo, el fuerte brillo de esta galaxia no se debe principalmente a sus estrellas, sino a un disco de gas diminuto pero increíblemente energético que gira en torno al agujero negro supermasivo en su centro y se sobrecalienta a medida que la materia contenida en este cae en espiral hacia el interior del agujero negro. La luz de este disco de acreción extremadamente brillante, al que normalmente se le denomina núcleo galáctico activo, es absorbida por el polvo circundante que reemite la energía en forma de luz infrarroja.
Este fenómeno convierte a esta galaxia en uno de los raros cuásares conocidos como galaxias calientes oscurecidas por polvo. Solo uno de cada 3.000 cuásares observados por la sonda WISE pertenece a esta categoría
Gran parte del polvo y gas extraído de las tres galaxias más pequeñas probablemente se convierta en nuevas estrellas y alimente el agujero negro de la galaxia más grande. No obstante, la voracidad de esta galaxia podría provocar su destrucción. De los estudios realizados anteriormente se desprende que la energía del núcleo galáctico activo terminará despojando a la galaxia de buena parte (y quizás la totalidad) del combustible que permite formar estrellas.
“La eficiencia con la que esta galaxia esta engullendo materia de sus compañeras probablemente la llevará a su propia destrucción.” afirma Roberto J. Assef, profesor de la Universidad Diego portales y co-autor del trabajo.
En un estudio realizado por otro equipo se había determinado que el agujero negro en el centro de W2246-0526 tenía cerca de 4.000 millones de masas solares. La masa del agujero negro determina directamente cuán brillante puede llegar a ser el núcleo galáctico activo, pero el estudio arrojó que W2246-0526 es cerca de tres veces más brillante de lo que debería. Para explicar esta aparente contradicción se necesitarán más observaciones.
Esta animación muestra en azul el campo de visión del Telescopio Espacial Hubble en la misma zona del cielo en que ALMA observó (en rojo y amarillo) el sistema de galaxias W2246-0526. La gran galaxia en azul que observa Hubble se encuentra mucho más cerca de la Tierra que el sistema estudiado y por lo tanto no es parte de este estudio. La animación muestra claramente como ALMA logra revelar estructuras que en el óptico sería imposible de observar. Crédito: T. Diaz-Santos et al; / Hubble Space Telescope / N. Lira – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
Información adicional
Los resultados de esta investigación se consignan en el artículo titulado “The Multiple Merger Assembly of a Hyper-luminous Obscured Quasar at redshift 4.6” (‘Fusión múltiple en un cuásar hiperluminoso oscurecido en el desplazamiento al rojo de 4,6’), de T. Díaz-Santos et al., publicado en la revista Science.
El equipo de investigación estuvo compuesto por T. Díaz-Santos [1], R. J. Assef [1], A. W. Blain [2], M. Aravena [1], D. Stern [3], C.-W. Tsai [4], P. Eisenhardt [3], J. Wu [5], H. Jun [6], K. Dibert [7], H. Inami [8], G. Lansbury [9] y F. Leclercq [8].
