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Formación estelar regulada por el agujero negro central en galaxias masivas

Autor/es: I. Martín-Navarro, J. P. Brodie, A. J. Romanowsky, T. Ruiz-Lara, G. van de Ven

Referencia: 2018 Nature 553 307 | Enlace

Panel izquierdo: Relación existente entre la masa del agujero negro central y la dispersión de velocidades para las galaxias analizadas en este estudio. Se puede apreciar una clara correlación creciente (galaxias cuya dispersión de velocidades es mayor tienen agujeros negros centrales más masivos). Esta relación nos permite dividir nuestra muestra en galaxias con agujeros negros más masivos de lo "normal" (rojo), con agujeros negros "normales" (naranja) o con agujeros negros menos masivos (azul) según si están por encima, por debajo o en la relación. Panel derecho: Evolución de la formación estelar a lo largo del tiempo cósmico. Siguiendo el código de color anteriormente explicado, mostramos las historias de formación estelar promedio de galaxias con agujeros negros supermasivos, "normales" y poco masivos. Estas historias de formación estelar nos representan cómo ha evolucionado la formación de nuevas estrellas con el tiempo.
Panel izquierdo: Relación existente entre la masa del agujero negro central y la dispersión de velocidades para las galaxias analizadas en este estudio. Se puede apreciar una clara correlación creciente (galaxias cuya dispersión de velocidades es mayor tienen agujeros negros centrales más masivos). Esta relación nos permite dividir nuestra muestra en galaxias con agujeros negros más masivos de lo "normal" (rojo), con agujeros negros "normales" (naranja) o con agujeros negros menos masivos (azul) según si están por encima, por debajo o en la relación. Panel derecho: Evolución de la formación estelar a lo largo del tiempo cósmico. Siguiendo el código de color anteriormente explicado, mostramos las historias de formación estelar promedio de galaxias con agujeros negros supermasivos, "normales" y poco masivos. Estas historias de formación estelar nos representan cómo ha evolucionado la formación de nuevas estrellas con el tiempo.

Los centros de las galaxias masivas se encuentran entre las regiones más exóticas del Universo, albergando agujeros negros supermasivos con masas en torno a millones e incluso miles de millones de masas solares. Estos agujeros negros son capaces de inducir la caída de abundante material hacia ellos, produciendo así la emisión de enormes cantidades de energía hasta su final inmersión en el agujero negro. Además, durante este período (fase activa de la galaxia o AGN, siglas en inglés de Active Galactic Nucleus), se expulsa material hacia el exterior en forma de chorros a altas velocidades (relativistas) capaces de producir violentos choques con el material que lo rodea. Desde hacía tiempo se pensaba que toda esta emisión (energía y partículas) hacia las partes más externas, así como el crecimiento del agujero negro central, debía de influir en la manera en la que estas galaxias forman estrellas dificultando dicha formación. De ser así, podríamos explicar relaciones como la existente entre la masa del agujero negro central y la masa total estelar y comprender las diferencias encontradas entre simulaciones y observaciones respecto al número de galaxias a diversas masas. Sin embargo, hasta la fecha no se había encontrado ninguna evidencia observacional en favor de esta idea cada vez más asentada y establecida. Aquí analizamos los espectros centrales de 74 galaxias con los datos del Hobby-Eberle Telescope Massive Galaxy Survey con el fin de obtener cómo el ritmo de formación estelar en estos sistemas ha cambiado a lo largo de su vida (historia de formación estelar). Para ello utilizamos códigos que nos permiten comparar espectros observados con aquellos predichos por modelos de evolución estelar. De esta manera, podemos saber cuántas estrellas de diversas edades habitan cada una de las galaxias observadas. Así, encontramos distintas historias de formación estelar para galaxias que albergan agujeros negros de diversas masas. Este hallazgo sugiere de manera clara que, efectivamente, agujeros negros supermasivos centrales son capaces de afectar a la formación estelar a lo largo de toda la galaxia y que dicho efecto neto depende de la masa de los mismos. De acuerdo con este análisis, las galaxias con agujeros negros más masivos en sus centros presentan un mayor ritmo de formación estelar inicial, llevando a la formación de un agujero negro más masivo que pronto es capaz de frenar la formación estelar en estos sistemas. Por el contrario, este proceso se produce mucho más lentamente en aquellas galaxias que actualmente albergan agujeros negros menos masivos, empezando además con una menor eficiencia de formación estelar. De la misma manera, la formación estelar más reciente (durante los últimos 700 millones de años) es mayor en el caso de galaxias con agujeros negros menos masivos. En resumen, estos resultados ofrecen las primeras evidencias observacionales que confirman cómo el agujero negro central puede afectar a la formación estelar en galaxias masivas, clave para entender cómo se forman y evolucionan estas galaxias.

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