La galaxia más luminosa del Universo se autodestruye

Representación artística de la galaxia W2246-0526. Crédito: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

La galaxia más luminosa del Universo, un cuásar oscurecido situado a 12.400 millones de años-luz de la Tierra (cuando el Universo tenía menos del 10% de su edad actual), es tan turbulenta que podría terminar vaciando todo su contenido gaseoso, de acuerdo con nuevas observaciones realizadas por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Un equipo de investigadores usó ALMA para estudiar, por primera vez, el movimiento del medio interestelar de la galaxia conocida como W2246-0526, es decir, el gas y polvo presente entre las estrellas. Según Tanio Díaz-Santos, de la Universidad Diego Portales, en Santiago (Chile) y autor principal de este estudio, la galaxia es “tan caótica que se está autodestruyendo”.

Los estudios realizados anteriormente con el satélite Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA revelaron que la galaxia tiene un brillo infrarrojo equivalente aproximadamente al de 350 billones de soles.

Los datos recabados indican que se trata probablemente de un cuásar oscurecido, una galaxia muy distante que tiene un insaciable agujero negro supermasivo en el centro que se encuentra tapado por un grueso manto de polvo.

El brillo extremo de esta galaxia es generado por un pequeño, pero increíblemente energético disco de gas que se sobrecalienta a medida que cae en espiral hacia el agujero negro supermasivo. Luego, la luz de este disco de acreción extremadamente brillante es absorbida por una espesa capa de polvo circundante que reemite la energía en forma de luz infrarroja.

“Debido a estas propiedades, este objeto resulta ser un mastodonte en la frecuencia infrarroja”, señala Roberto Assef, el astrónomo de la Universidad Diego Portales que encabezó el equipo de investigación. “La potente energía infrarroja emitida por el polvo tiene luego un impacto directo y violento en toda la galaxia, produciendo una turbulencia extrema en todo el medio interestelar”.

Los astrónomos comparan esta reacción turbulenta a una olla con agua hirviendo. Si las condiciones se mantienen así, afirman, la intensa radiación infrarroja de la galaxia terminará evaporando todo su gas interestelar.

Se trata de un tipo inusual de cuásar conocido como galaxia caliente oscurecida por polvo (apodado “hot dog”, por “Hot Dust-Obscured Galaxy”). Son objetos muy raros: solamente 1 de cada 3.000 cuásares observados por el satélite WISE pertenece a esta clase.

El equipo de investigación usó ALMA para determinar con precisión el movimiento de los átomos de carbono ionizado en toda la galaxia. Estos átomos, que delatan el movimiento del gas interestelar, emiten luz infrarroja cuya longitud de onda, debido a la expansión del Universo, va extendiéndose hacia ondas milimétricas a medida que recorre vastas distancias cósmicas para alcanzar la Tierra.

“Se encontraron grandes cantidades de carbono ionizado en un estado dinámico extremadamente turbulento por toda la galaxia”, afirma Díaz-Santos. Los datos revelan que este material interestelar se desplaza a unos 500-600 kilómetros por segundo a través de toda la galaxia.

Los astrónomos creen que esta turbulencia se debe principalmente al hecho de que la zona que rodea el agujero negro es al menos 100 veces más luminosa que todo el resto de la galaxia, mientras que en otros cuásares la proporción es mucho más modesta. Esta radiación intensa pero aislada ejerce tal presión sobre toda la galaxia que podría llegar a tener efectos devastadores.

“La gran cantidad de energía infrarroja descubierta con WISE nos hacía sospechar que esta galaxia se encontraba en un período de transformación”, señala Peter Eisenhardt, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena (California), y líder científico de la misión WISE. “Ahora ALMA nos ha demostrado que este voraz fogón está haciendo rebosar la caldera”.

Al combinar los modelos actuales de dinámica galáctica con los datos de ALMA se observa que esta galaxia es inestable y su gas interestelar está siendo expulsado en todas las direcciones. Esto significa que el hot dog de esta galaxia tiene los días contados y que se está convirtiendo en un cuásar más tradicional.

“Si el patrón se mantiene, es posible que W2246 termine despojándose de gran parte del gas y del polvo que contiene”, concluye Manuel Aravena, también de la Universidad Diego Portales y coautor del estudio. “Solo ALMA, con su capacidad de resolución sin precedentes, puede permitirnos observar este objeto en alta definición y entender este episodio tan importante de la vida de esta galaxia”.

El estudio “The strikingly uniform, highly turbulent interstellar medium of the most luminous galaxy in the Universe” fue publicado el 1 de enero de 2016 en The Astrophysical Journal Letters.

Fuente: ALMA