Una nueva investigación revela cómo las galaxias evitan una muerte prematura

Las galaxias evitan una muerte prematura porque tienen un «corazón y pulmones» que regulan eficazmente su «respiración» y les impiden crecer sin control, sugiere un nuevo estudio.

Si no fuera así, el universo habría envejecido mucho más rápido de lo que lo ha hecho y todo lo que veríamos hoy son enormes galaxias «zombis» repletas de estrellas muertas y moribundas.

Eso es según un Nuevo estudio publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Societyque investiga uno de los grandes misterios del universo: por qué las galaxias no son tan grandes como los astrónomos esperarían.

Algo parece estar sofocando su enorme potencial al limitar la cantidad de gas que absorben para convertirse en estrellas, lo que significa que en lugar de crecer sin cesar, algo en su interior resiste lo que se pensaba que era la inevitable atracción de la gravedad.

Ahora, los astrofísicos de la Universidad de Kent creen haber descubierto el secreto. Sugieren que las galaxias podrían, de hecho, controlar la velocidad a la que crecen a través de su «respiración».

En su analogía, los investigadores compararon el agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia con su corazón, y los dos chorros supersónicos bipolares de gas y radiación que emiten con las vías respiratorias que alimentan un par de pulmones.

Los pulsos del agujero negro —o «corazón»— pueden generar frentes de choque que oscilan hacia adelante y hacia atrás a lo largo de ambos ejes, de forma muy similar a como el diafragma torácico del cuerpo humano se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de la cavidad torácica para inflar y desinflar ambos pulmones.

Esto puede provocar que la energía del chorro se transmita ampliamente al medio circundante, tal como exhalamos aire caliente, lo que da como resultado una desaceleración de la acumulación y el crecimiento de gas en las galaxias.

El estudiante de doctorado Carl Richards ideó la teoría después de crear simulaciones nuevas, nunca antes probadas, para investigar el papel que podrían desempeñar los chorros supersónicos en la inhibición del crecimiento de las galaxias.

Para ello, se permitió que el «corazón» del agujero negro pulsara y que los chorros estuvieran a alta presión, algo muy parecido a una forma de hipertensión, si se ampliara la comparación al cuerpo humano. Esto hizo que los chorros «actuaran como fuelles», dijo, al enviar ondas sonoras «como ondulaciones en la superficie de un estanque».

El fenómeno es similar al equivalente terrestre del sonido y las ondas de choque que se producen al abrir una botella de champán, el chirrido de un automóvil, los escapes de los cohetes y la perforación de recintos presurizados.

«Nos dimos cuenta de que tendría que haber algún medio para que los chorros sostuvieran el cuerpo (el gas ambiental que rodea la galaxia) y eso es lo que descubrimos en nuestras simulaciones por computadora», dijo Richards.

«El comportamiento inesperado se reveló cuando analizamos las simulaciones por computadora de alta presión y permitimos que el corazón latiera. Esto envió una corriente de pulsos a los chorros de alta presión, lo que provocó que cambiaran de forma como resultado de la acción similar a un fuelle de los frentes de choque de los chorros oscilantes».

Estos chorros sobrepresionados se expandieron efectivamente «como pulmones llenos de aire», dijeron los investigadores.

Al hacerlo, transmitieron ondas sonoras a la galaxia circundante en forma de una serie de ondas de presión, que luego demostraron que suprimían el crecimiento de la galaxia.

Hay cierta evidencia de ondulaciones en medios extragalácticos, como las observadas en el cercano cúmulo de galaxias de Perseo, asociadas con enormes burbujas de gas caliente, que se cree que son ejemplos de ondas sonoras.

Ya se creía que estas ondulaciones eran responsables de mantener el ambiente que rodea a una galaxia, aunque faltaba un mecanismo para generarlas.

Por lo tanto, las simulaciones cosmológicas convencionales no pueden explicar el flujo de gas hacia las galaxias, lo que conduce a uno de los grandes misterios del universo, por lo que dependen del agujero negro altamente activo en el corazón de una galaxia para proporcionar cierta resistencia.

«Sin embargo, no es fácil lograrlo y tenemos limitaciones en cuanto al tipo de pulsación, el tamaño del agujero negro y la calidad de los pulmones», dijo el coautor, el profesor Michael Smith. «Respirar demasiado rápido o demasiado lento no proporcionará los temblores vitales necesarios para mantener el medio galáctico y, al mismo tiempo, mantener el corazón abastecido de combustible».

Los investigadores concluyeron que la vida útil de una galaxia se puede prolongar con la ayuda de su «corazón y pulmones», donde el motor del agujero negro supermasivo en su núcleo ayuda a inhibir el crecimiento al limitar la cantidad de gas que colapsa en estrellas desde una etapa temprana.

Esto, dicen, ha ayudado a crear las galaxias que vemos hoy.

Sin un mecanismo de este tipo, las galaxias ya habrían agotado su combustible y se habrían extinguido, como sucede con algunas en forma de galaxias «rojas y muertas» o «zombis».