ALMA obtiene imagen resuelta de gas impactado por jóvenes chorros de agujero negro supermasivo
Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos obtuvo la primera imagen resuelta de nubes de gas perturbadas en una galaxia situada a 11.000 millones de años luz de nosotros. El equipo descubrió que la perturbación es causada por unos jóvenes e intensos chorros emanados de un agujero negro supermasivo presente en el centro de la galaxia. Este hallazgo ayudará a entender mejor el misterio del proceso evolutivo de las galaxias en el Universo primitivo.
Es sabido que los agujeros negros ejercen una intensa atracción gravitacional sobre la materia que los rodea. Un fenómeno menos conocido son los fuertes chorros de materia ionizada que salen de algunos agujeros negros. En algunas galaxias, estos chorros dispersan las nubes de gas de las galaxias y, de esa forma, inhiben la formación de estrellas. Para entender la evolución de las galaxias, es fundamental observar la interacción entre los chorros de los agujeros negros y las nubes de gas a lo largo de la historia cósmica, y esta ha sido una tarea compleja, sobre todo en el Universo primitivo.
Para obtener pruebas claras de dicha interacción, un equipo de astrónomos observó un interesante objeto conocido como MG J0414+0534 con ALMA. Un rasgo característico de MG J0414+0534 es que la trayectoria de la luz que recibimos de este objeto desde la Tierra se ve considerablemente distorsionada por la gravedad de otra galaxia situada entre MG J0414+0534 y nosotros y que, a la manera de un lente, provoca una amplificación de la luz.
“Esta distorsión funciona como un ‘telescopio natural’ que nos permite obtener imágenes detalladas de objetos distantes”, señala Takeo Minezaki, profesor asociado de la Universidad de Tokio.
Otro rasgo característico de MG J0414+0534 es que la galaxia que lo alberga tiene un agujero negro supermasivo con chorros bipolares en el centro. El equipo logró reconstituir la “verdadera” imagen de las nubes de gas y de los chorros de MG J0414+0534 incorporando cuidadosamente el efecto gravitacional ejercido por la galaxia que actúa como lente.
“Al combinar las observaciones de alta resolución realizadas con ALMA y el efecto de este telescopio cósmico, logramos obtener una vista excepcionalmente nítida, es decir, unas 9.000 veces mejor que la vista humana”, agrega Kouichiro Nakanishi, profesor asociado del Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI. “Con esta resolución extremadamente alta, pudimos detallar la distribución y el movimiento de las nubes de gas alrededor de los chorros emanados del agujero negro supermasivo”.
Gracias a esta gran capacidad de resolución, el equipo descubrió que las nubes de gas que rodean los chorros sufren violentos movimientos de hasta 600 km/s, lo cual es una clara señal del impacto que reciben. Además, el tamaño de las nubes de gas impactadas y de los chorros es muy inferior al tamaño que suelen tener las galaxias de esa edad.
Imágenes reconstituidas que muestran cómo se vería MG J0414+0534 sin el efecto del lente gravitacional. Las emisiones del polvo y el gas ionizado alrededor del cuásar se muestran en rojo y las emisiones de monóxido de carbono se muestran en verde, con una estructura bipolar en los chorros.
“Es posible que estemos presenciando la etapa inicial de la evolución de los chorros de la galaxia”, comenta Satoki Matsushita, investigador de la Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica. “Esto puede haberse producido tan solo algunas decenas de miles de años después de la expulsión de los chorros”.
“MG J0414+0534 es un excelente ejemplo, porque los chorros son muy jóvenes”, resume Kaiki Inoue, profesor de la Universidad Kindai y autor principal del artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters. “Encontramos indicios claros de una interacción considerable entre los chorros y las nubes de gas incluso al principio de la evolución de los chorros. Creo que nuestro hallazgo ayudará a entender mejor el proceso evolutivo de las galaxias del Universo primitivo”.
Información adicional
Los resultados de este estudio se consignaron en el artículo de K. T. Inoue et al. titulado “ALMA 50-parsec resolution imaging of jet-ISM interaction in the lensed quasar MG J0414+0534” (‘Imagen con resolución de 50 parsec obtenida con ALMA de interacción entre chorro y medio interestelar en cuásar MG J0414+0534 sometido a lente gravitacional’), publicado el 26 de marzo de 2020 en The Astrophysical Journal.
El equipo de investigación estuvo integrado por Kaiki T. Inoue (Universidad Kindai), Satoki Matsushita (Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica), Kouichiro Nakanishi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI) y Takeo Minezaki (Universidad de Tokio).
La investigación se financió con fondos JSPS KAKENHI (17H02868 y 19K03937); el fondo científico NAOJ ALMA número 2018-07A; y fondos del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (103-2112-M-001-032-MY3, 106-2112-M-001-011 y 107-2119-M-001-020).
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
Imagen de MG J0414+0534 obtenida con ALMA (las emisiones de polvo y gas ionizado se muestran en rojo y las emisiones de monóxido de carbono se muestran en verde). Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.
Imágenes reconstituidas que muestran cómo se vería MG J0414+0534 sin el efecto del lente gravitacional. Las emisiones del polvo y el gas ionizado alrededor del cuásar se muestran en rojo y las emisiones de monóxido de carbono se muestran en verde, con una estructura bipolar en los chorros. Créditos: K. T. Inoue et al.
Representación artística de MG J0414+0534. El agujero negro supermasivo en el centro acaba de emitir unos poderosos chorros que están perturbando el gas circundante en la galaxia huésped. Créditos: Universidad Kindai
