Un estudio publicado en la revista Nature Astronomy revela la coevolución sincrónica de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas, impulsada por un suministro compartido de gas, que es consistente en diferentes tipos de galaxias. Este estudio innovador proporciona información importante para comprender la dinámica de las galaxias entre agujeros negros y dar forma a investigaciones futuras.

Al analizar datos de casi 11.500 núcleos galácticos activos, los investigadores encontraron una relación consistente entre la masa de los agujeros negros y la masa de las estrellas en diferentes tipos de galaxias.

Esta investigación fue completada conjuntamente por el Dr. Zhuang Mingyang, quien se graduó de la Universidad de Pekín en 2022 y ahora está afiliado a la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y el profesor Lui He del Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín. Obtuvieron la estructura y las propiedades fotométricas de casi 11.500 galaxias anfitrionas con un corrimiento al rojo ≤ 0. Utilizando los datos del estudio Pan-STARRS13PISTeradian, se obtuvieron la estructura y las propiedades fotométricas de casi 11.500 galaxias anfitrionas con un corrimiento al rojo ≤ 0. La Universidad de Pekín es la principal unidad cooperante de este documento. El estudio, titulado "Caminos evolutivos de los núcleos galácticos activos y sus galaxias anfitrionas", se publicó recientemente en Nature Astronomy.

La estrecha conexión observada entre la masa de los agujeros negros supermasivos y las propiedades de sus galaxias anfitrionas ha fascinado a los astrónomos durante mucho tiempo. Sin embargo, actualmente no existe consenso sobre cómo surge y evoluciona con el tiempo la relación entre los agujeros negros y las galaxias. La conexión específica entre la masa del agujero negro y las propiedades de la galaxia anfitriona del AGN en el universo cercano sigue siendo difícil de alcanzar.

Los investigadores descubrieron que, independientemente del tipo de galaxia, la relación entre la masa de los agujeros negros y la masa estelar es similar a la de las galaxias en acreción activa de los agujeros negros. Además, la posición de una galaxia en esta relación parece estar relacionada con el nivel de formación de estrellas y la actividad de acreción de agujeros negros.

Izquierda: La trayectoria de evolución de los cuerpos celestes en el plano de masa estelar del agujero negro hacia z=0. El camino evolutivo está representado por la dirección y longitud de cada flecha. Los óvalos rojo, verde y azul representan ubicaciones típicas de z≳6 cuásares y objetos sospechosos de no ser lo suficientemente masivos para los agujeros negros, incluidas las galaxias submilimétricas (SMG) de z≈2 y las galaxias luminiscentes infrarrojas cercanas (LIRG) y las galaxias Seyfert 1 de línea estrecha (NLS1). Las líneas negras indican la ubicación de galaxias locales con agujeros negros inactivos (muertos). Derecha: Imágenes en falso color Pan-STARRS1 de cuatro AGN tipo 1 de bajo corrimiento al rojo analizados en este estudio. Fuente: Universidad de Pekín

El Dr. Zhuang dijo: "Nuestros resultados revelan la trayectoria de evolución de las galaxias en el plano de masa de agujero negro-estrella. La coevolución de las galaxias y sus agujeros negros centrales parece ser sincrónica en escalas de tiempo largas. Las galaxias con agujeros negros supermasivos se ponen al día produciendo más estrellas. Las galaxias con agujeros negros delgados dejan que los agujeros negros coman más. Al final, los dos alcanzan un equilibrio 'feliz'".

La acumulación de agujeros negros y la formación de estrellas comparten un suministro de gas común, lo que puede ser la razón por la que los cuerpos celestes crecen al unísono y sincrónicamente en relaciones locales. Los caminos evolutivos de los objetos por debajo de la relación constitutiva con masa insuficiente de agujero negro respaldan simulaciones recientes en las que el crecimiento del agujero negro inicialmente va por detrás de la formación de estrellas, pero luego revierte la situación después de que el gas se estabiliza en masas estelares más altas. Los AGN con agujeros negros supermasivos por encima de las relaciones locales continuarían aumentando la masa estelar, en consonancia con la formación estelar activa y el abundante contenido de gas detectado en las galaxias anfitrionas de AGN de ​​tipo temprano.

Mecanismo de retroalimentación y direcciones futuras de investigación.

Estas trayectorias indican que el mecanismo de retroalimentación AGN del patrón de radiación que se espera suprima la formación de estrellas no es tan efectivo para galaxias por debajo de la relación de escala. Para galaxias por encima de esta relación de escala, la retroalimentación en modo dinámico parece ser insuficiente para prevenir la formación de estrellas a largo plazo.

"Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre la coevolución de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas, y puede servir como un punto de referencia y un marco claro para los estudios evolutivos", enfatizó el profesor He. "Estos resultados proporcionan importantes limitaciones de observación para las simulaciones numéricas de las complejas interacciones entre los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas".

"Este artículo explora la trayectoria de evolución de las galaxias en el plano de masa estelar de los agujeros negros en el universo cercano, vincula las características de la formación de estrellas y la acreción de los agujeros negros, y proporciona limitaciones clave para la retroalimentación activa del núcleo galáctico", elogió el editor de "Nature Astronomy". "Uno de los revisores dijo: "Los hallazgos de este artículo son muy interesantes y muy importantes para nuestra comprensión de la coevolución de los agujeros negros y las galaxias y su formación y acreción estelares en todo el universo. "