¿Pueden los cuásares alterar galaxias cercanas?

• Título del artículo original: The feedback of quasars on their galactic environment
• Autoras/es: Andrea Ferrara, Tommaso Zana, Simona Gallerani, Laura Sommovigo
• Institución del primer autor: Scuola Normale Superiore, Piazza dei Cavalieri 7, 50126 Pisa, Italy
• Estado de la publicación:Aceptado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), acceso abierto en arXiv.

Para empezar, ¿qué es un cuásar?

Los cuásares se denominaron así porque las primeras detecciones de estos objetos en la década de 1950 se mostraban en el espectro visible como objetos puntuales muy débiles, casi como estrellas, lo que les dio el nombre en inglés de “quasi-stellar objects” o “quasars”. Con el tiempo se averiguó que estas emisiones provenían de algunos centros de galaxias activas. En el centro de estas galaxias se encuentran agujeros negros supermasivos que van acretando la materia que se encuentra alrededor. Durante el proceso de acreción, la materia se calienta a muy altas temperaturas por lo que se emite gran cantidad de energía.

El modelo físico que explica la interacción

Ya ha habido numerosos estudios que cuantifican el efecto de los cuásares en la propia galaxia que los contiene (como por ejemplo modificar su evolución o estructura), pero muy pocos se centran en los efectos en el entorno cercano. El equipo firmante de este artículo ha modelado qué efectos pueden tener los cuásares en las galaxias cercanas, especialmente sobre la modificación de su ritmo de formación estelar. Para ello han partido de modelos teóricos para establecer distintas regiones donde la formación estelar se puede ver modificada.

Uno de los parámetros clave que interviene en el modelo es la dispersión de velocidades (σ) de las estrellas en la galaxia que hospeda al cuásar y la de la propia galaxia del entorno, llamada satélite. La dispersión de velocidad al cuadrado está relacionada con la masa de la galaxia; por lo que, a mayor masa de la galaxia, mayor será su σ. Los otros parámetros relevantes son la distancia del cuásar a la galaxia satélite, d, que se ha supuesto de tipo espiral con las estrellas concentradas en un disco de tamaño r_d. Todos estos parámetros se representan en el dibujo esquemático de la Figura 2. En esencia, lo que ocurre es que debido a la gran energía que genera el cuásar, desde la galaxia huésped se produce un flujo de materia hacia el exterior, denominado “outflow”. Esta materia llega hasta la galaxia satélite y puede perturbar la formación de estrellas en ella.

Los efectos de vivir cerca de un cuásar

Cuando la materia expulsada por el cuásar llega a la galaxia satélite puede ocurrir que el “outflow” arrastre el gas de la galaxia satélite con el que formaría las estrellas. Si se da este caso, entonces la galaxia satélite ya no tiene más gas con el que formar estrellas y la formación se detiene. Este régimen está denominado como “quenched” en la Figura 3. La condición que delimita esta región tiene que ver con una fracción relativa entre la dispersión de velocidades de la galaxia satélite y la galaxia huésped que en términos de masa equivale aproximadamente a que la galaxia satélite tenga la mitad de masa que el huésped. Por debajo de esta masa, la galaxia satélite deja de producir estrellas, pero por encima de este límite pueden ocurrir otros dos casos.

Si la galaxia satélite es suficientemente masiva, el “outflow” choca contra ella sin llevarse materia lo que aumenta la presión e induce la formación de estrellas. Sin embargo, este efecto será más relevante cuanto menor sea el cociente entre la distancia del cuásar al satélite y el tamaño del disco del satélite. Es decir, se formarán más estrellas cuanto más cerca esté la galaxia del cuásar y/o el disco de la galaxia sea mayor. Este efecto también depende de lo masivo que sea el huésped ya que, si es más masivo, el límite superior hasta el que se produce un aumento de la formación estelar ocurre a valores de d/r_d mayores. Por lo tanto, y dependiendo de la masa (o σ) del huésped, a partir de cierto valor de d/r_d la formación estelar no se verá afectada por el cuásar, pero por debajo de este umbral la formación estelar aumentará. Estas regiones están marcadas como “no effect” y “positive feedback”, respectivamente en la Figura 3.

Comprobación observacional

Una vez elaborado el modelo, el grupo investigador estudia si sus conclusiones se pueden verificar a partir de las observaciones que existen de estos sistemas. Han corroborado que el límite observacional que marca el aumento o la disminución de la formación estelar concuerda con el modelo. Sin embargo, comprobar la división entre el aumento de la formación estelar y la no variación resulta más complicado porque es necesario conocer el tamaño del disco, para lo que se necesitan observaciones más precisas. Lo que sí han podido comparar es la formación estelar en galaxias afectadas positivamente por un cuásar cercano con galaxias alejadas de cuásares. En este caso encuentran que en promedio las galaxias cerca de cuásares forman estrellas a un ritmo tres veces mayor que las galaxias aisladas.

Así que, en esencia, si eres una galaxia y vives cerca de un cuásar lo mismo te quita todo el gas y no puedes crear más estrellas como que te hace formar muchas más estrellas o incluso puede que no te haga nada. ¡Todo depende de dónde estés y la masa que tengas!