Cómo el 'corazón y los pulmones' de una galaxia alargan su vida
Las galaxias evitan una muerte temprana porque tienen un "corazón y pulmones" que regulan eficazmente su "respiración" y evitan que crezcan sin control, según 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.
Así lo afirma un nuevo estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, que 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 fin, 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 forma de "respirar".
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 dar lugar a frentes de choque de chorros que oscilan de un lado a otro a lo largo de ambos ejes de chorro, de forma muy similar a como el diafragma torácico del cuerpo humano se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de una cavidad torácica para inflar y desinflar ambos pulmones.
Esto puede dar lugar a que la energía del chorro se transmita ampliamente al medio circundante, de la misma forma que exhalamos aire caliente, lo que provoca una ralentización de la acumulación y el crecimiento de gas en las galaxias.
El estudiante de doctorado Carl Richards ideó la teoría después de crear nuevas simulaciones nunca antes probadas para investigar el papel que podrían desempeñar los chorros supersónicos en la inhibición del crecimiento de las galaxias.
Como una forma de hipertensión
Estas implicaban permitir que el "corazón" del agujero negro pulsara y que los chorros estuvieran a alta presión, muy similar a una forma de hipertensión, si extendiéramos la comparación al cuerpo humano.
Esto hizo que los chorros "actuaran como fuelles", dijo, enviando 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 chorro oscilantes. Estos chorros sobrepresionados se expandieron efectivamente "como pulmones llenos de aire", dijeron los investigadores.
Al hacerlo, transmitieron ondas de sonido a la galaxia circundante en forma de una serie de ondulaciones de presión, que luego se demostró que suprimían el crecimiento de la galaxia.
Existe cierta evidencia de ondulaciones en medios extragalácticos, como las observadas en el cercano cúmulo de galaxias de Perseo asociado con enormes burbujas de gas caliente, que se cree que son ejemplos de ondas de sonido.
Ya se pensaba que estas ondulaciones eran responsables de mantener el entorno ambiental que rodea a una galaxia, aunque faltaba un mecanismo para generarlas.
Por lo tanto, las simulaciones cosmológicas convencionales no pueden explicar los flujos de gas hacia las galaxias, lo que conduce a uno de los grandes El universo es un misterio, por lo que depende del agujero negro altamente activo en el corazón de una galaxia para proporcionar cierta resistencia.
"Hacer esto no es fácil, sin embargo, y tenemos restricciones en el tipo de pulsación, el tamaño del agujero negro y la calidad de los pulmones", dijo en un comunicado el coautor 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 extender 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 apagado, como lo hacen algunas en forma de galaxias "rojas y muertas" o "zombis".
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