Galaxias con núcleos activos: una nueva mirada
Un grupo de investigadores del OAC estudian los núcleos activos de las galaxias, y ofrecen una nueva mirada al modelo establecido para la comprensión de los mismos.
En el universo existen diferentes tipos de galaxias, algunas en su centro poseen regiones muy compactas que emiten enormes cantidades de energía: los denominados núcleos activos o AGNs por sus siglas en inglés (Active Galactic Nuclei). Se cree que la emisión de esa energía es originada por la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de las galaxias, sobre el cual se precipita materia a un ritmo considerable.
Cuando se realizaron los primeros estudios se pensaba que los AGNs eran objetos raros y aislados. Hoy, después de más de 50 años de investigación, se observa que probablemente todas (o casi todas) las galaxias experimentan una fase activa producida por la fuerte interacción que sufre la materia antes de caer al agujero negro.
Es importante comprender cómo están compuestos y cómo funcionan estos núcleos, ya que el estudio de AGNs ofrece una gran oportunidad para conocer la naturaleza y la evolución de galaxias.
Núcleos Activos
Dentro de la gran variedad de galaxias con núcleos activos, que emiten inmensas cantidades de energía (algunos núcleos activos emiten más energía que el conjunto de todas las estrellas de una galaxia), se pueden identificar dos grandes grupos: unas galaxias que poseen líneas anchas y otras que muestran solo líneas angostas en sus espectros ópticos. En la década del 90 unos investigadores presentaron un modelo para explicar la presencia de estas diferentes líneas, postulando que estas características se deben a la observación de un mismo tipo de objeto, pero visto desde distintos ángulos. Este modelo pasó a llamarse el “Modelo Unificado”. En este modelo, la parte central de una galaxia activa alberga un agujero negro supermasivo, con masas de varios millones de veces la masa del Sol (ver Figura2). Cerca del agujero negro la materia se precipita formando un “disco de acreción” compuesto de gas a temperaturas extremadamente altas, que emite enormes cantidades de energía principalmente de rayos X y rayos gamma.
Los grandes campos magnéticos producidos por partículas cargadas y aceleradas forman jets opuestos que parten de las cercanías del disco de acreción.
Un poco más alejado del disco de acreción se encontraría otra estructura de gas y polvo en forma de lo que geométricamente se denomina “toro” (similar a una dona). Figura 1.
Si el disco de acreción se observa de frente o perpendicularmente, se observarían líneas anchas en los espectros debido al gas que se arremolina formando nubes de alta velocidad. Estos se denominan AGNs no-oscurecidos o de Tipo I. Mientras que si se observa de costado, estas líneas estarían bloqueadas por la presencia del toro y el espectro óptico solo mostraría unas líneas angostas producidas por nubes de más baja velocidad. A estos últimos se los denomina AGNs oscurecidos o de Tipo II.
En los últimos años, en base a datos observacionales y a simulaciones numéricas, han tomado gran relevancia otros modelos evolutivos que podrían explicar la presencia de un núcleo oscurecido en las galaxias activas. En estos modelos evolutivos la formación de galaxias se produciría mediante fusiones de galaxias ricas en gas. En una primera fase, la región nuclear central estaría completamente oscurecida por grandes cantidades de gas y polvo, mostrando un núcleo activo pero oscurecido (de Tipo II). Luego, habría otra fase en donde el agujero negro se alimentaría del gas y polvo, el disco de acreción se calentaría a muy altas temperaturas y la potente radiación que este emite barrería el material oscurecedor y la galaxia se observaría como un AGN brillante y no oscurecido de Tipo I.
Sobre la investigación
Utilizando imágenes públicas obtenidas con diversos telescopios ópticos en Tierra y otras tomadas por telescopios espaciales sensibles al infrarrojo y rayos X, los investigadores analizaron las distintas propiedades fotométricas y espectroscópicas de una muestra de AGNs con líneas anchas y angostas.
Se investigaron las propiedades de las galaxias anfitrionas de AGNs y se observó que existen diferencias en sus colores, masas, apariencia morfológica, y en sus entornos cercanos de galaxias.
“Las galaxias que hospedan AGNs de tipo I son más azules, menos masivas y con mayor formación estelar que las galaxias que poseen AGNs de Tipo II”. Relata Carlos Bornancini, uno de los autores de la investigación y agrega “También se observó que las galaxias anfitrionas de AGNs de tipo II poseen un exceso de galaxias vecinas en su vecindad galáctica cercana”.
El autor del trabajo explica que si el modelo unificado fuera correcto, es decir, que las diferencias observadas en los espectros se debiera sólo a efectos de orientación, se esperaría que las propiedades de la galaxias anfitrionas sean muy parecidas y los entornos locales de los distintos AGNs similares, lo que no se condice con las observaciones realizas por el grupo de investigación.
Las diferencias observadas en el entorno galáctico y las propiedades de las galaxias anfitrionas de los AGN de tipo I y II muestran que el oscurecimiento debido a la presencia de gas y polvo puede distribuirse en escalas galácticas más grandes (gran número de galaxias vecinas) que la estructura formada por el toro.
Estas observaciones fomentan una inclinación hacia los modelos o escenarios evolutivos en lugar de un modelo unificado estricto. Si bien este último puede ser válido en algunos
casos como galaxias cercanas y núcleos activos poco potentes, el oscurecimiento podría igual originarse por interacciones o fusiones de galaxias, que constituyen la forma en que las galaxias crecen y evolucionan
Publicación original
Host galaxy properties and environment of obscured and unobscured X-ray selected active galactic nuclei in the COSMOS survey
C. Bornancini, D. García Lambas
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 494, Issue 1, May 2020, Pages 1189–1202,
Artículo disponible aqui
Active galactic nuclei at high redshifts: properties and environment of Type 1 and 2 AGNs
C. Bornancini, D. García Lambas
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 479, Issue 2, September 2018, Pages 2308–2317,
Artículo disponible aquí