Los agujeros negros súper-masivos, es decir aquellos con al menos un millón de veces la masa del Sol, típicamente son encontrados en los centros de las galaxias. Si bien los agujeros negros son, por definición, los lugares más oscuros del Universo ya que la luz no puede escapar de su atracción gravitacional, paradójicamente también pueden ser los lugares más brillantes. Cuando un agujero negro súper-masivo crece, el gas que lo alimenta forma un disco de acreción antes de cruzar el horizonte de eventos que se puede volver más brillante que todas las estrellas de la galaxia juntas. A estos objetos tan luminosos les llamamos cuásares, y pueden encontrarse en todas partes del Universo en una amplia gama de luminosidades.

Las galaxias extremadamente luminosas oscurecidas por polvo caliente (Extremely luminous, hot, dust-obscured galaxies o EL Hot DOGs en inglés) son algunos de los cuásares más luminosos descubiertos a la fecha. Estos objetos, que brillan con la intensidad de 100 billones de Soles, vivieron en una época en que el Universo tenía solo un séptimo de su edad actual. Un grupo de astrónomos liderado por Tanio Díaz-Santos, investigador del Instituto de Astrofísica de FORTH en Grecia y hasta hace poco investigador postdoctoral del Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales, usó el Atacama Large Sub/millimeter Array (ALMA) para obtener imágenes de un pequeño grupo de 7 EL Hot DOGs en el espectro del infrarrojo lejano de la luz para estudiar la distribución de gas cerca del agujero negro súper-masivo y en la galaxia que lo rodea. Estas observaciones les han permitido obtener información crítica sobre la dinámica del gas y las propiedades físicas de su medio interestelar.

En un estudio reciente, los investigadores han descubierto que los movimientos aleatorios del gas ionizado en EL Hot DOGs son consistentemente muy intensos, indicando que el medio interestelar es muy turbulento — algo que puede ser explicado por la caída de galaxias satélites compañeras hacia la galaxia central y por la energía inyectada por su cuásar central. Sin embargo, la morfología y rotación del gas no es uniforme entre la población de EL Hot DOGs, como es usual encontrar en cuásares oscurecidos en el Universo Local. Esta falta de uniformidad en las propiedades del gas y polvo llevaron a los investigadores a considerar la posibilidad de que la fase de EL Hot DOG puede ser recurrente durante la vida de las galaxias más masivas del Universo, que viven en los nudos de la red cósmica de materia. Esto sería en contraste al paradigma actual de la formación de cuásares en el Universo cercano, en el cual esta fase se piensa solo ocurre una vez, como consecuencia de la fusión de dos galaxias espirales masivas. Si bien estos resultados son sorprendentes, se necesitan más observaciones para confirmar la diferencia en origen y evolución entre los cuásares oscurecidos cercanos y los lejanos.

Puedes leer más sobre este estudio en el artículo recientemente publicado por astrobites en este link (en inglés). El artículo, que también incluye a Manuel Aravena, Roberto Assef y Jorge González-López del Núcleo de Astronomía de UDP entre sus autores, será publicado el próximo mes por la revista especializada Astronomy & Astrophysics. Puedes encontrar la versión preliminar del artículo en el arXiv aquí (https://arxiv.org/abs/2104.09495).