Un equipo internacional de científicos ha obtenido la primera detección inequívoca de un chorro de material a altísima velocidad que emerge de una galaxia en proceso de colisión con otra. El flujo de partículas y radiación, que emite el agujero negro supermasivo central de la galaxia y que se observa de frente, revela que se trata de una estructura precursora a la formación de un blázar, uno de las objetos más energéticos conocidos. El hallazgo se ha logrado combinando la observación de varios telescopios, entre ellos el Gran Telescopio Canarias y el Telescopio William Herschel ubicados en el Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

Un blázar es un tipo particular de núcleo activo de galaxia con un agujero negro supermasivo central que emite jets o flujo de partículas y de radiación muy energética a casi la velocidad de la luz, siendo uno de los fenómenos más violentos del Universo. Ahora, un grupo internacional de investigadores ha observado el nacimiento de uno de estos objetos, formado por la fusión de dos galaxias.

“Las galaxias activas que presentan chorros son, generalmente, grandes y viejas galaxias elípticas. Y, según los modelos, estas se forman por la fusión de dos o más galaxias menores, de modo que se asume que estas fusiones son las responsables de la activación de los chorros –apunta Rubén García-Benito, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el hallazgo–. De hecho, una colisión es un método muy eficaz para transportar grandes masas de gas hacia el centro de las galaxias, lo que alimenta el agujero negro supermasivo y puede producir la emergencia del chorro”.

El grupo de investigadores ha hallado, por primera vez, una pareja de galaxias espirales jóvenes en pleno proceso de fusión, que muestran sendos agujeros negros supermasivos en sus núcleos. El más masivo de ellos presenta un jet muy joven, con una edad estimada inferior a 15.000 años, cuya existencia puede atribuirse a la interacción entre las galaxias, que comenzó hace, como mínimo, 500 millones de años.

En la terminología científica, estas jóvenes galaxias espirales que albergan jets se denominan galaxias Seyfert 1 de línea estrecha emisoras de rayos gamma (g-NLSy1). “Vemos el chorro de frente, –señala Enrique Pérez Jiménez, investigador del IAA-CSIC y coautor del estudio­–, de modo que hemos hallado el precursor de un blázar. Como analogía podemos pensar que, si un blázar es un adulto, un g-NLSy1 sería un niño”.

Grandes telescopios, resultados extraordinarios

Por lo general, el brillo de los blázares es tan intenso que ocultan la galaxia que los alberga, de modo que estudiar su entorno resulta difícil. Sin embargo, el jet hallado en esta galaxia g-NLSy1, al ser menos energético, ha permitido estudiar el gas o las estrellas de la galaxia anfitriona, una información muy valiosa para trazar el origen de los chorros. Entre todos los g-NLSy1 conocidos, unos 15 hasta la fecha, más del 70% exhiben características similares a las que se esperan en una colisión de galaxias, por lo que este hallazgo proporciona pruebas de la conexión entre estos dos eventos, así como del papel crucial que las fusiones de galaxias tienen en el ciclo de vida de una galaxia.

El equipo obtuvo la imagen y los espectros usando varios de los telescopios terrestres más grandes del mundo, como el Gran Telescopio Canarias (GTC), también conocido como Grantecan (10,4 metros), y el Telescopio William Herschel (4,2 metros), ambos en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, así como el telescopio infrarrojo óptico Subaru (8,2 metros), ubicado en Hawái, y el observatorio espacial de rayos X Chandra (NASA). "Este tipo de estudios demuestra la importancia del uso de instrumentos complementarios en el Grantecan, como son OSIRIS y MEGARA, para una mejor comprensión de los fenómenos físicos del Universo", añade Antonio Cabrera Lavers, jefe de operaciones científicas del GTC.

Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forman parte de la red de Insfraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.

Artículo: Vaidehi S. Paliya et al. “TXS 2116−077: A Gamma-Ray Emitting Relativistic Jet Hosted in a Galaxy Merger”, The Astrophysical Journal, Abril 2020. DOI: 10.3847/1538-4357/ab754f

Contacto en GTC:
Antonio Cabrera, jefe de operaciones científicas: antonio.cabrera [at] gtc.iac.es (antonio[dot]cabrera[at]gtc[dot]iac[dot]es)