Autoorganización galáctica
¿Podría la retroalimentación de los núcleos galácticos activos regular el tamaño de los agujeros negros supermasivos en el cosmos? La idea básica: cuanta más materia traga un agujero negro, más brillante se vuelve. El aumento de energía en el medio ambiente, a su vez, empuja el gas hacia afuera e impide que caigan más suministros en el agujero negro. Una galaxia muy grande empuja más hacia su centro. Esto hace que su agujero negro crezca más antes de que se haya acumulado suficiente fuerza contraria.
¿Podría la retroalimentación regular el tamaño de los agujeros negros supermasivos?
Sin embargo, muchas personas no querían aceptar la idea de que la materia entrante pudiera redirigirse hacia afuera de manera tan dramática. “Cuando escribí mi tesis doctoral, los agujeros negros generalmente se consideraban objetos de los que no hay vuelta atrás y donde el gas fluye sólo en una dirección, es decir, hacia adentro”, recuerda Natarajan, quien fue el primero en hacerlo como estudiante de doctorado en Rees en la década de 1990 se desarrollaron modelos para los correspondientes efectos de retroalimentación. «Había que proceder con mucho cuidado porque era una idea muy radical».
La primera confirmación llegó unos años más tarde mediante simulaciones por ordenador desarrolladas por Di Matteo, así como por Volker Springel del Instituto Max Planck de Astrofísica en Garching y Lars Hernquist del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica. «Queríamos reproducir el zoológico de diferentes galaxias que vemos en el universo real», explica Di Matteo.
En el universo primitivo, las galaxias comenzaron como objetos compactos. Avanza rápidamente a través de los eones en la simulación y los enanos se unen en fusiones espectaculares, creando anillos, vórtices y todo tipo de otras estructuras. Las galaxias se vuelven cada vez más grandes, la variedad de formas vuelve a disminuir y, tras un número suficiente de colisiones, surgen gigantescas y difusas nubes de estrellas. «Terminas convirtiéndose en una masa», dice Di Matteo. En simulaciones, ella y sus colegas pudieron reconstruir estas masas gigantes y monótonas llamadas galaxias elípticas. Para que esto sucediera, las galaxias espirales tuvieron que chocar muchas veces. Sin embargo, surgió un problema.
Lo que realmente ralentizó la formación de estrellas no fue capturado en el modelo de computadora
Las galaxias espirales como la Vía Láctea contienen muchas estrellas jóvenes que brillan en azul. En las galaxias elípticas, sin embargo, sólo hay estrellas viejas. Según Springel, las estructuras están “rojas y muertas”. Pero cada vez que el equipo ejecutó la simulación, generó galaxias elípticas con estrellas azules. Cualquiera que sea la desaceleración de la formación estelar en realidad no fue capturada en su modelo de computadora. “Entonces se nos ocurrió la idea de integrar nuestras fusiones galácticas con agujeros negros supermasivos en el centro”, recuerda Springel. »Dejamos que los agujeros negros tragaran gas y liberaran energía hasta que todo explotó como una olla a presión. De repente, la galaxia elíptica dejó de formar estrellas y se volvió roja y muerta. No esperábamos un efecto tan fuerte».
Esto apoyó las hipótesis de Rees y Natarajan sobre los efectos de retroalimentación a través de los cuales un agujero negro se comunica con toda la galaxia a pesar de su tamaño relativamente pequeño. Durante las últimas dos décadas, programas informáticos más sofisticados y con mayor resolución han podido simular grandes partes del cosmos y reproducir el zoológico galáctico real. Los cálculos también muestran que la materia expulsada de los agujeros negros llena el espacio entre las galaxias con gas caliente que, sin esta contribución, ya se habría enfriado y se habría convertido en estrellas. «Los agujeros negros supermasivos se consideran hoy en día factores muy plausibles para su desarrollo», afirma Springel. «Hasta ahora nadie ha podido desarrollar un modelo que funcione sin ellos».
