Estudio con ALMA muestra que las fusiones de galaxias no garantizan el crecimiento de agujeros negros

Observaciones de ALMA revelan que, incluso con abundante gas disponible durante fusiones galácticas, muchos agujeros negros supermasivos crecen de forma ineficiente y episódica.

Una nueva investigación realizada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) reveló que las fusiones de galaxias, tradicionalmente consideradas escenarios ideales para alimentar a los agujeros negros supermasivos, no siempre producen el crecimiento acelerado que los astrónomos esperaban.

El estudio fue liderado por Makoto A. Johnstone, doctorando de la Universidad de Virginia, junto a un equipo internacional de astrónomos, quienes analizaron siete fusiones de galaxias cercanas que albergan agujeros negros supermasivos separados por solo algunos miles de años luz.

Cuando dos galaxias masivas y ricas en gas colisionan, la gravedad suele canalizar grandes cantidades de gas molecular frío hacia sus centros, donde residen los agujeros negros supermasivos. Este proceso puede activar uno o ambos agujeros negros como núcleos galácticos activos (AGN), transformándolos en algunos de los objetos más energéticos del universo. Sin embargo, las observaciones muestran que este escenario no ocurre de forma sistemática.

El equipo detectó densas y caóticas acumulaciones de gas alrededor de varios agujeros negros, especialmente los más masivos, lo que confirma que las fusiones son eficientes para transportar combustible hasta sus inmediaciones. No obstante, el brillo de los agujeros negros, indicador de la velocidad a la que se alimentan, no aumenta proporcionalmente con la cantidad de gas disponible.

Según los investigadores, incluso con abundante material cerca, la mayoría de los agujeros negros supermasivos se alimentan de manera limitada, lo que sugiere que el crecimiento durante las fusiones puede ser ineficiente y altamente variable en escalas de tiempo cortas.

“La ineficiencia del crecimiento observado de los agujeros negros supermasivos, incluso cuando existen densos depósitos de gas molecular, plantea interrogantes sobre las condiciones físicas necesarias para desencadenar estos episodios de crecimiento”, señaló Makoto A. Johnstone. El investigador agregó que la actividad de los AGN es probablemente episódica y muy variable, lo que explicaría la dificultad para detectar dos agujeros negros activos al mismo tiempo durante una fusión.

El estudio comparó sistemas con AGN duales, donde ambos agujeros negros están activos, con otros en los que solo uno muestra actividad. En algunos casos, el agujero negro inactivo carecía de gas frío, pero en otros, pese a la presencia de gas, no se observó actividad, lo que sugiere que podría tratarse de períodos intermedios entre episodios de alimentación.

Por su parte, Ezequiel Treister, investigador principal del proyecto y coautor del estudio, destacó que “estas observaciones únicas de ALMA muestran cómo los agujeros negros se alimentan activamente durante una gran fusión de galaxias, un evento que sospechamos firmemente que es crucial para establecer la conexión observada entre el crecimiento de los agujeros negros y la evolución de las galaxias”.

Las observaciones también revelaron que varios agujeros negros activos se encuentran ligeramente desplazados de los discos de gas en rotación, lo que sugiere que interacciones gravitacionales violentas durante las fusiones podrían haberlos desalineado.

En conjunto, los resultados indican que, durante las colisiones galácticas, disponer de gas no es suficiente: factores como el tiempo, la turbulencia y el polvo determinan cuándo y si los agujeros negros supermasivos logran activarse y crecer.