Investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido) y del Instituto de Astrofísica del archipiélago español de las Canarias (IAC) estudian por primera vez diminutas moléculas que están próximas a un agujero negro, con la finalidad de conocer la influencia que este tiene en la evolución de la galaxia anfitriona.

La investigación, liderada por la Universidad de Oxford, estudia las diminutas moléculas de polvo conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH, por sus siglas en inglés) en la región nuclear de galaxias activas luminosas.

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Este trabajo es uno de los primeros estudios en utilizar datos espectroscópicos del instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio espacial James Webb.

El estudio de las moléculas PAH en las regiones más internas de las galaxias activas es una de las mejores maneras de estudiar la influencia del agujero negro central en la evolución de la galaxia anfitriona.

Esas regiones nucleares donde hay otras herramientas para medir la formación de nuevas estrellas, principalmente en el rango de luz visible, tienen sus limitaciones debido a que las densas nubes de gas y polvo en el corazón de las galaxias activas impiden ver una gran parte de la luz visible.

La luz infrarroja, sin embargo, prácticamente no se ve afectada por el polvo y, por tanto, permite una visión mucho más clara de la región central, se aclara en un comunicado.

El James Webb ofrece una oportunidad única para observar las regiones más internas de las galaxias de una manera que no ha sido posible hasta ahora, explicó Ismael García Bernete, investigador de la Universidad de Oxford que ha liderado el estudio y que realizó su tesis doctoral en Instituto de Astrofísica del archipiélago español de las Canarias (IAC).

¿Por qué son importantes las moléculas PAH?

Son de especial interés porque son muy abundantes en el espacio y se encuentran entre las moléculas orgánicas más frecuentes en el Universo, y, además, se las considera parte importante de los compuestos prebióticos que podrían desempeñar un papel clave en el origen de la vida, aclara.

Los PAH son también importantes herramientas astronómicas, ya que producen bandas de emisión extremadamente brillantes en el infrarrojo cuando son iluminados por las estrellas.

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Esto permite a los astrónomos rastrear no sólo cómo de rápido se forman nuevas estrellas, sino también utilizarlos como barómetros sensibles de las condiciones físicas locales en el medio interestelar. Por lo tanto, estos son clave para comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias.

El equipo utilizó los instrumentos de última generación del James Webb para caracterizar, por primera vez, las propiedades de los PAH en la región nuclear de tres galaxias activas, y para ello compararon las observaciones con las predicciones teóricas para estas moléculas.

Los modelos teóricos de PAH fueron desarrollados de forma coordinada entre el grupo liderado por Dimitra Rigopoulou, investigadora de la Universidad de Oxford, y el grupo de Química Física de la misma universidad.

El pasado y el futuro

Mientras que trabajos anteriores sugerían la destrucción de las moléculas PAH en las galaxias activas luminosas, este estudio revela que, “sorprendentemente”, pueden sobrevivir en las proximidades del agujero negro, incluso en presencia de fotones muy energéticos que podrían fragmentarlos.

Una de las posibles explicaciones es que estos hidrocarburos están protegidos por grandes cantidades de gas en la región nuclear de la galaxia.

“Esperábamos confirmar que la presencia de un agujero negro afecta significativamente a las propiedades de las moléculas PAH, pero nos entusiasmó descubrir también que estas moléculas pueden sobrevivir incluso en estas condiciones extremadamente adversas”, señaló Rigopoulou.

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Para la comunidad científica este resultado es de una gran relevancia, especialmente para los equipos de investigación que estudian desde la formación de planetas y estrellas hasta las galaxias más distantes y débiles.

“El trabajo confirmó, no obstante, que los agujeros negros supermasivos tienen un impacto significativo en los PAH, lo que supone limitaciones en el uso de estas moléculas para medir la rapidez con la que una galaxia activa crea nuevas estrellas”, explicó García Bernete.

 “En particular, el impacto es más fuerte en las inmediaciones del agujero negro, donde las propiedades de estos hidrocarburos son muy diferentes a las presentes a mayores distancias del núcleo galáctico activo”, añadió.

Adquirir conocimientos fiables sobre las moléculas PAH es clave, especialmente en entornos extremadamente ricos en gas y polvo donde los diagnósticos tradicionales suelen fallar debido al elevado oscurecimiento, afirmó Cristina Ramos Almeida, investigadora del IAC que ha participado en el estudio.

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