Un estudio del fascinante sistema galáctico apodado “La Raya” sugiere que los misteriosos pequeños puntos rojos podrían ser una fase en la evolución de las galaxias impulsada por agujeros negros que se alimentan activamente, en lugar de una clase distinta de objetos.
Una vista del Telescopio Espacial James Webb del cúmulo de galaxias lente MACS J1149, donde se detectó el nuevo objeto ‘raya’.(Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, C. Willott (Consejo Nacional de Investigación de Canadá), R. Tripodi (INAF – Observatorio Astronómico de Roma))Suscríbete a nuestro boletín
Los astrónomos han detectado un intrigante sistema de triple galaxia, apodado “La Raya”, que data de cuando el universo tenía poco más de 1.100 millones de años. Un nuevo análisis de la criatura marina celestial ha revelado un objeto que puede proporcionar pistas sobre la naturaleza de misteriosos objetos cósmicos denominados “pequeños puntos rojos” (LRD, por sus siglas en inglés).
Los LRD fueron observados por primera vez en 2022 por el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los astrónomos propusieron inicialmente que estos objetos rojos compactos, que parecen permear el universo muy temprano, podrían ser galaxias que albergan agujeros negros que se alimentan activamente, conocidos como núcleos galácticos activos (AGN). Otras teorías sobre los LRD involucran estrellas supermasivas antiguas al borde del colapso y estrellas exóticas de agujeros negros.
En el nuevo estudio, publicado el 9 de marzo en la revista Astronomy & Astrophysics, los astrónomos reconstruyeron la historia reciente de formación estelar de la raya de triple galaxia. Descubrieron que las interacciones entre galaxias pueden haber empujado a un AGN a un estado inusual que se asemeja a una transición hacia o desde un pequeño punto rojo. Los astrónomos apodaron a la galaxia que alberga este inusual AGN como un ‘punto rojo de transición’ (tLRD).
“Tenemos todos los ingredientes necesarios para producir tal transición: estallidos estelares causados por interacciones galácticas, un AGN y una galaxia (tLRD) cuyas características espectrales coinciden con casi todos los criterios de LRD”, dijo a Live Science en un correo electrónico la autora principal del estudio, Rosa María Mérida, astrofísica que estudia la formación y evolución de galaxias en la Universidad de Saint Mary’s en Canadá.
El apodo del sistema único provino de su apariencia: en las primeras imágenes, se asemejaba a una raya con cuerpo, cabeza y cola. Sin embargo, un análisis posterior reveló que la “cola” estaba formada por objetos distantes no relacionados y se había alineado por casualidad en la imagen.
La Raya está compuesta por tres galaxias: una galaxia con Balmer break que es relativamente masiva y evoluciona de manera más constante, una tLRD y una galaxia satélite en formación estelar que es menos masiva y parece haberse unido al sistema más recientemente.
Volver al pasado
Debido a limitaciones observacionales, los investigadores no pudieron determinar de manera concluyente cómo se formó el sistema de tres galaxias. En cambio, propusieron un escenario basado en evidencia indirecta. Lo hicieron reconstruyendo las historias de formación estelar de las galaxias, utilizando datos de la Encuesta de Cúmulos Insesgados NIRISS Canadiense, una de las encuestas JWST más profundas hasta la fecha.
Al comparar estas historias entre galaxias e incorporar masas estelares relativas, el equipo buscó patrones que pudieran indicar interacciones pasadas. Por ejemplo, si múltiples galaxias mostraran cambios en la formación estelar en escalas de tiempo similares, eso podría apuntar a un evento compartido, como un encuentro cercano. Además, las galaxias de menor masa con menor gravedad son más susceptibles a perturbaciones, lo que puede desencadenar estallidos de formación estelar.
El análisis del equipo sugirió que hace aproximadamente 100 millones de años, la galaxia tLRD experimentó un estallido de formación estelar, que probablemente fue provocado por una interacción con la galaxia cercana con Balmer break. Sin embargo, la galaxia con Balmer break, más masiva, pareció en gran medida no afectada y evolucionó de manera constante. Más tarde, hace unos 10 millones de años, la galaxia satélite más pequeña experimentó una mayor formación estelar.
“Creemos que este es el momento en que la galaxia [satélite] entró en el sistema de La Raya”, señaló Mérida.
Alrededor de ese tiempo, se observó cierta actividad en tLRD pero no en la galaxia con Balmer break. En esta etapa, tLRD también habría sido bastante masiva, lo que dificultaría la explicación de este comportamiento solo por interacciones gravitacionales. Esto plantea la pregunta de qué impulsó la actividad en tLRD, mientras que la galaxia con Balmer break muestra pocos cambios en su historial de formación estelar. Esto sugiere que factores más allá de las simples interacciones gravitacionales pueden estar en juego.
La vista a tamaño completo del cúmulo de galaxias MACS J1149, hogar de la ‘raya’. (Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, C. Willott (Consejo Nacional de Investigación de Canadá), R. Tripodi (INAF – Observatorio Astronómico de Roma))Parte AGN, parte LRD
Los investigadores propusieron que la respuesta podría residir en el comportamiento del agujero negro central. Mérida explicó que las interacciones entre galaxias pueden desencadenar estallidos de formación estelar, pero la activación de un AGN puede ocurrir más tarde. En este escenario, el encuentro anterior pudo haber provocado primero la formación estelar y luego, con cierto retraso, alimentado el agujero negro en tLRD, empujando a la galaxia a su estado inusual.
El agujero negro activo en tLRD muestra características espectrales de un AGN de tipo I caracterizado por un núcleo brillante y sin obstrucciones. Pero también es compacto y brillante en luz ultravioleta, pareciéndose parcialmente a un pequeño punto rojo. Sin embargo, carece de una firma espectral clave que casi todos los pequeños puntos rojos observados tienen en su espectro de luz: una característica en forma de V. Por lo tanto, parece una mezcla de ambos objetos, pero no completamente como ninguno de los dos.
“Esta galaxia se encuentra estratégicamente entre la población de pequeños puntos rojos y los AGN compactos de Tipo I”, dijo Mérida. Por lo tanto, tLRD es parte AGN y parte LRD, pero no está claro si está entrando o saliendo de la fase LRD.
“El artículo apoya la idea de que al menos algunos pequeños puntos rojos son fases evolutivas en lugar de una clase completamente distinta”, dijo a Live Science en un correo electrónico Devesh Nandal, investigador postdoctoral en el Centro de Astrofísica Harvard y Smithsonian, quien no participó en el estudio. “El sistema es físicamente compacto, espectroscópicamente confirmado, y los autores infieren un crecimiento reciente mejorado en la tLRD y [la galaxia satélite]”, en comparación con lo que se esperaría de sus procesos internos normales, lo que hace que su interpretación impulsada por la interacción sea creíble. Sin embargo, aunque las interacciones galácticas pueden desencadenar o detener la fase LRD, no explican completamente la masa del agujero negro ni el fenómeno LRD en su conjunto, señaló Nandal.
¿Qué sigue?
Si esta fase de transición es muy corta —menos de unos 5 millones de años— las posibilidades de detectar una galaxia en esa etapa son muy bajas, dijo Mérida. En ese caso, tLRD podría ser simplemente un AGN normal. Pero si la transición dura más, los astrónomos deberían encontrar muchos objetos de transición similares en las encuestas galácticas actuales. Eso significa que los investigadores deben hacer dos cosas: buscar cuidadosamente en los datos existentes más candidatos y mejorar los modelos teóricos para predecir con qué frecuencia ocurren estas transiciones y determinar cómo identificarlas claramente.
Un tamaño de muestra mayor de tales objetos “intermedios” y una mejor comprensión de cuánto tiempo pasa el AGN en fases activas y quietas pueden establecer los nuevos resultados de manera más sólida, dijo Nandal. Una clara distinción entre cómo se está alimentando actualmente el agujero negro y cómo se formó originalmente también es crucial, dijo. Por ejemplo, el agujero negro puede haber existido ya como una semilla masiva de una estrella supermasiva u otro origen; en ese caso, la actividad similar a LRD que observamos ahora probablemente refleja una alimentación posterior u oscurecimiento por polvo en lugar de que el agujero negro se forme desde cero.
El equipo planea realizar estudios de seguimiento sobre La Raya y otros LRD encontrados en la Encuesta de Cúmulos Insesgados NIRISS Canadiense. Si se confirma, este objeto de transición apoyaría la idea de que los pequeños puntos rojos no son una clase separada de objetos sino una fase temporal en la evolución de un sistema de agujero negro, con su comportamiento controlado por su entorno.
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