Los chorros de los agujeros negros alcanzan el halo de las galaxias y pueden decidir su futuro
Un agujero negro puede ocupar una región diminuta frente a su galaxia y, aun así, alterar el destino de todo su entorno. Sus chorros de plasma alcanzan el halo gaseoso que alimenta futuras estrellas y podrían decidir si la galaxia sigue creciendo o acaba apagándose.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración de un agujero negro supermasivo en el centro de una radiogalaxia lanzando dos potentes chorros de plasma que se adentran en el medio circumgaláctico, donde pueden comprimir, calentar e ionizar el gas que rodea la galaxia. Cortesía: Hailey Nelson / Arizona State University
Un agujero negro supermasivo ocupa una región diminuta del espacio, si se compara con la galaxia que lo alberga. Su tamaño físico es insignificante frente a los cientos de miles de millones de estrellas que pueden rodearlo. Y, sin embargo, su influencia puede alcanzar regiones situadas muchísimo más lejos. Un equipo de astrónomos ha encontrado una señal directa de que los estrechos chorros lanzados por agujeros negros supermasivos activos atraviesan el halo gaseoso que rodea a las galaxias y modifican las condiciones físicas de ese material a distancias de cientos de miles de años luz.
La nueva observación ayuda a explicar una de las grandes paradojas de la evolución galáctica: si las galaxias están rodeadas por enormes reservas de gas capaces de producir nuevas estrellas, ¿por qué muchas dejan de fabricarlas?
El estudio ha detectado una señal de hidrógeno ionizado H-alfa especialmente intensa en la dirección de los chorros de radio, mientras que desaparece prácticamente cuando se promedian todas las direcciones alrededor de las galaxias.
La investigación, encabezada por encabezada por Namrata Roy, del Raman Research Institute, en la India; y Sanchayeeta Borthakur, de la Universidad Estatal de Arizona (ASU), en Estados Unidos, aporta así evidencias de que un agujero negro puede alterar el enorme reservorio de gas del que depende el futuro crecimiento de su galaxia.
Qué es el medio circumgaláctico y por qué resulta tan importante
La clave del galimatías está en una región que normalmente permanece invisible en las fotografías espectaculares de las galaxias: el medio circumgaláctico o CGM, por sus siglas en inglés. Se trata de una gigantesca envoltura de gas que puede extenderse entre diez y veinte veces más allá de la parte visible de una galaxia.
No se trata de un mero envoltorio. El CGM funciona como un reservorio de materia que regula el crecimiento galáctico a largo plazo. Parte de ese gas puede enfriarse, caer hacia el interior, concentrarse y terminar formando estrellas. También recibe material expulsado previamente por supernovas, vientos estelares y la actividad del núcleo galáctico.
Por eso, alterar el CGM significa intervenir directamente sobre el suministro de combustible de una galaxia.
«Lo que más me entusiasma es la escala de la conexión —explica Roy en un comunicado difundido por la ASU—. Un agujero negro es increíblemente pequeño comparado con una galaxia, pero sus efectos pueden alcanzar cientos de miles de años luz».
Chorros relativistas de plasma y campos magnéticos
El problema de cómo algo tan compacto logra controlar un sistema tan gigantesco lleva décadas intrigando a los astrónomos. Los agujeros negros no actúan aquí por su capacidad de devorar materia, sino por lo que ocurre cuando la materia que cae hacia ellos libera enormes cantidades de energía.
En algunos núcleos galácticos activos aparecen dos chorros relativistas que emergen en direcciones opuestas, formados por plasma y campos magnéticos, y que pueden atravesar la galaxia y penetrar profundamente en su entorno.
Hasta ahora existían abundantes pruebas de que esos chorros remueven, comprimen y calientan el gas en cúmulos de galaxias y en las regiones internas de algunas galaxias. Se han observado cavidades abiertas en gas caliente, frentes de choque y movimientos turbulentos. Pero era mucho más difícil averiguar qué sucede con el gas relativamente frío, de unos 10.000 kelvin (más de 9.700 ºC), que ocupa las enormes extensiones del medio circumgaláctico.
El problema es que el gas circumgaláctico emite poquísima luz. Observar directamente su interacción con los chorros en una sola galaxia resulta extremadamente difícil.
Imágenes de radio obtenidas por LOFAR de nueve de las radiogalaxias analizadas en el estudio. Los símbolos cian marcan las líneas de visión de los cuásares de fondo observados por DESI, utilizadas para sondear el gas del medio circumgaláctico y comprobar cómo cambia cerca de la dirección de los chorros. Cortesía: Namrata Roy et al
DESI y LOFAR: cómo detectaron una señal casi invisible
Roy y sus colaboradores recurrieron a una estrategia ingeniosa. En lugar de intentar fotografiar directamente ese resplandor en una sola galaxia, utilizaron cuásares situados mucho más lejos como líneas de visión a través de los halos de galaxias intermedias.
Combinaron datos del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) con observaciones de radio del LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS). DESI proporciona espectros extremadamente precisos de objetos lejanos, mientras que LOFAR permite conocer la extensión y orientación de los grandes chorros y lóbulos de las radiogalaxias.
Los investigadores seleccionaron 324 sistemas formados por una radiogalaxia en primer plano y un cuásar más lejano situado detrás de ella. La luz del cuásar atraviesa, desde nuestra perspectiva, regiones del halo gaseoso de la galaxia intermedia y funciona así como una sonda del material que encuentra por el camino.
Las líneas de visión exploradas alcanzaban distancias proyectadas de aproximadamente 20 a 800 kilopársecs; un kilopársec equivale a unos 3.260 años luz.
De todos los sistemas, 74 estaban situados a menos de 20 grados del eje marcado por el chorro de radio.
Los astrónomos superpusieron después cientos de espectros mediante una técnica conocida como stacking. Cuando una señal es demasiado débil para distinguirse en un objeto individual, combinar muchas observaciones permite que emerja estadísticamente del ruido.
Y eso es exactamente lo que ocurrió.
El hidrógeno se ilumina allí por donde pasa el chorro
El equipo buscó la denominada línea H-alfa, una emisión característica del hidrógeno ionizado que permite detectar gas a unos 10.000 kelvin.
Cuando los investigadores miraron específicamente el gas situado en la trayectoria del chorro, dentro de un ángulo de unos 20 grados respecto a su eje, apareció un claro exceso de emisión H-alfa. La detección superaba las 5 sigma, el umbral que en astronomía se utiliza para considerar una señal extraordinariamente sólida y muy difícil de explicar como una simple casualidad estadística.
Pero al promediar todas las direcciones alrededor de las radiogalaxias, la señal cayó por debajo de 2 sigma, y dejó de constituir una detección significativa.
La conclusión es importante: el gas no brilla con la misma intensidad alrededor de toda la galaxia. Su emisión se intensifica específicamente en la trayectoria marcada por los chorros.
Una forma sencilla de imaginarlo es pensar en un potente haz de luz que atraviesa la niebla. La niebla existe en todas partes, pero se vuelve especialmente visible allí donde el haz la ilumina.
Ese comportamiento puede explicar también por qué trabajos anteriores no habían encontrado la señal: si se mezclan todas las direcciones alrededor de una galaxia, el efecto localizado del chorro queda diluido.
Stu Harris, del Lawrence Berkeley National Laboratory, durante el montaje de uno de los planos focales de DESI, el instrumento espectroscópico cuyas observaciones permitieron detectar la débil señal de H-alfa asociada al gas circumgaláctico atravesado por los chorros de los agujeros negros. Cortesía: DESI
Dos lugares donde los chorros golpean con más fuerza
La distribución de la línea H-alfa reveló otra sorpresa.
La emisión no aumenta uniformemente a lo largo de todo el recorrido del chorro. Presenta dos regiones especialmente intensas.
La primera se encuentra cerca de la galaxia, aunque fuera de su zona óptica más brillante, en la frontera entre el medio interestelar y el medio circumgaláctico. Es allí donde el chorro empieza a encontrarse con el gas del halo.
Después, la señal disminuye a distancias intermedias.
Finalmente vuelve a crecer en las regiones externas, cerca de los grandes lóbulos de radio, donde el chorro deposita energía en el material circundante.
Estas dos zonas parecen señalar los lugares donde la transferencia de energía entre los chorros y el gas resulta especialmente eficaz.
Hasta cien veces más emisión que en galaxias normales
El efecto es considerable.
Las mediciones realizadas cerca del eje de los chorros muestran una emisión H-alfa de entre uno y dos órdenes de magnitud superior a la observada en halos de galaxias normales de masa estelar comparable. Eso significa que en algunas regiones el brillo puede aproximarse a cien veces el nivel de referencia.
Pero existe una diferencia importante entre decir que hay más emisión y afirmar que existe más gas.
Los datos no indican necesariamente que estas galaxias contengan cien veces más gas frío en esas direcciones. Una explicación mucho más probable es que el chorro esté modificando las condiciones del gas existente y haciéndolo mucho más luminoso.
La emisión H-alfa depende fuertemente de la densidad electrónica. Por eso, comprimir una nube puede incrementar enormemente su brillo sin que haya aumentado de forma equivalente la cantidad total de materia.
El magnesio revela qué había antes de llegar el chorro
Para comprobar esta hipótesis, los investigadores recurrieron a otro indicador: la absorción producida por el Mg II, el magnesio ionizado.
El Mg II permite localizar nubes relativamente frías enriquecidas con elementos pesados, y proporciona una visión complementaria de la distribución del gas.
Aquí apareció una diferencia muy reveladora.
Mientras que la emisión H-alfa está claramente alineada con los chorros, el Mg II se distribuye de forma mucho más uniforme alrededor de las galaxias. Los autores encontraron absorción de Mg II en alrededor del 22 % de las líneas de visión alineadas con el chorro y en aproximadamente el 16 % de las situadas fuera de él, pero esa diferencia no resulta estadísticamente significativa. Tampoco se observaron diferencias claras en anchura de las líneas, columna de material o velocidad.
El resultado apunta a un escenario muy concreto.
Las nubes frías ya estarían repartidas por el halo antes de que llegara el chorro. Al atravesarlas, este aumenta la presión, genera ondas de choque y turbulencia y puede incrementar su densidad y grado de ionización.
El chorro no tendría que crear el gas. Bastaría con transformar físicamente una pequeña fracción del que ya existe.
¿Tienen suficiente energía los chorros para hacerlo?
Sí, y con un amplio margen.
Los autores estiman que los chorros transportan una cantidad descomunal de energía: entre unos 10³⁵ y 10³⁸ vatios, según el objeto. Para hacerse una idea, equivale aproximadamente a entre 400 millones y 800.000 millones de veces la potencia que emite el Sol, aunque en este caso hablamos de energía mecánica transportada por los chorros, no de luz.
De hecho, la luminosidad H-alfa detectada representa únicamente alrededor del 0,06 % de la potencia mecánica media estimada del chorro.
En otras palabras, solo una minúscula fracción de su energía tendría que transferirse al gas ionizado para generar la señal observada. El resto podría aparecer como movimiento del gas, turbulencia o calentamiento de otras fases mucho más calientes, algunas de ellas a millones de grados.
Cómo los agujeros negros pueden frenar el nacimiento de estrellas
Aquí aparece la consecuencia de mayor alcance del estudio.
Una galaxia necesita gas frío para continuar fabricando estrellas. Buena parte de ese combustible se encuentra inicialmente en su halo circumgaláctico.
Para llegar a las regiones internas y formar estrellas, el gas debe perder energía, enfriarse y caer hacia la galaxia.
Si los chorros de un agujero negro lo calientan, comprimen, ionizan, agitan o mantienen turbulento, ese proceso puede hacerse menos eficiente. El suministro de materia prima hacia el disco galáctico disminuiría y, con él, también podría reducirse la formación estelar.
Este tipo de mecanismo se denomina retroalimentación de un núcleo galáctico activo o feedback del AGN: la actividad generada mientras el agujero negro se alimenta modifica el entorno de tal manera que puede regular tanto su propio crecimiento como el de la galaxia.
«¿Cómo puede algo tan pequeño tener un impacto energético sobre algo tan enorme?», se plantea Roy.
Para Borthakur, el resultado ayuda a conectar dos escalas radicalmente distintas: la región inmediata de un agujero negro supermasivo y el enorme ecosistema gaseoso del que depende la evolución futura de una galaxia.
Recreación artística de un agujero negro supermasivo en rápida rotación rodeado por un disco de acreción, formado aquí con los restos de una estrella desgarrada por las fuerzas de marea. La caída de materia hacia estos objetos libera enormes cantidades de energía y, en las radiogalaxias estudiadas, puede alimentar los potentes chorros capaces de alterar el gas mucho más allá de la galaxia visible. Cortesía: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser.
Lo que el estudio demuestra y lo que todavía no sabemos
Hay una distinción importante.
El estudio no demuestra directamente que los chorros hayan detenido la formación de estrellas en las galaxias analizadas.
Lo que sí muestra con una elevada significación estadística es que los chorros interactúan con el gas relativamente frío del medio circumgaláctico de manera marcadamente direccional, incluso a distancias enormes. Las observaciones favorecen un escenario en el que comprimen, ionizan o perturban nubes preexistentes del halo.
Tampoco puede determinarse todavía qué mecanismo concreto produce toda la emisión observada. Los propios autores contemplan varias posibilidades, entre ellas la ionización por radiación del núcleo activo, las ondas de choque, la mezcla turbulenta o la excitación del gas durante su enfriamiento.
Será necesario seguir estas galaxias con nuevas observaciones y comparar los datos con simulaciones cosmológicas para determinar cuánta energía se transfiere realmente al halo, cuánto tiempo persiste el efecto y hasta qué punto impide finalmente que el gas vuelva a alimentar la formación estelar.
Un agujero negro capaz de influir mucho más allá de la galaxia visible
El descubrimiento obliga a ampliar nuestra imagen de un agujero negro supermasivo.
No es únicamente un objeto que gobierna gravitatoriamente su entorno inmediato. Cuando está activo y produce potentes chorros, puede conectar una región minúscula del núcleo con estructuras situadas a cientos de miles de años luz.
Esa conexión alcanza el depósito gaseoso que alimentará —o dejará de alimentar— futuras generaciones de estrellas.
Y esa es probablemente la consecuencia más sugerente del trabajo: parte del destino de una galaxia puede decidirse mucho más allá de sus últimas estrellas visibles, allí donde los chorros de su agujero negro central se encuentran con el gas casi invisible que la rodea.
«Se trata de un resultado pionero que resuelve el misterio que desde hace tiempo se planteaba sobre cómo influyen los agujeros negros en las galaxias, sus estrellas y la vida tal y como la conocemos —afirma Borthakur. Y concluye—: Este trabajo abre una nueva vía para seguir explorando las complejidades de la conexión entre los agujeros negros supermasivos, situados a billones de millas de donde nos encontramos, y el motivo por el que estamos aquí».▪️ (27-septiembre-2026)
⏱️ LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Los chorros llegan muchísimo más lejos de lo que vemos en la galaxia: los agujeros negros supermasivos pueden alterar gas situado a cientos de miles de años luz del centro galáctico.
- El efecto aparece justo en la trayectoria del chorro: el equipo detectó un claro exceso de emisión H-alfa en el gas situado a menos de unos 20 grados del eje de los chorros de radio.
- La señal es muy sólida: la detección supera las 5 sigma, lo que hace extremadamente improbable que sea fruto del ruido o de una fluctuación estadística.
- El impacto no es uniforme: la emisión H-alfa es especialmente intensa en dos zonas, cerca de la galaxia y de nuevo en las regiones externas próximas a los lóbulos de radio.
- El gas frío ya estaba allí: las observaciones de Mg II indican que las nubes frías están distribuidas por el halo; el chorro parece comprimirlas, ionizarlas, calentarlas o perturbarlas a su paso.
- El brillo puede aumentar enormemente: en las direcciones alineadas con los chorros, la emisión H-alfa llega a ser entre diez y casi cien veces más intensa que en halos de galaxias normales comparables.
- Los chorros tienen energía de sobra: basta con que una fracción diminuta de su potencia mecánica se transfiera al gas para explicar la señal observada.
- Podrían influir en el futuro de la galaxia: al alterar el medio circumgaláctico —el gran depósito de gas que alimenta nuevas estrellas—, los chorros pueden dificultar que ese material se enfríe y vuelva a caer hacia la galaxia.
- Pero el estudio no demuestra que “apaguen” directamente las galaxias: sí aporta una fuerte evidencia de que los chorros modifican el gas del halo a gran escala, un mecanismo capaz de regular la formación estelar futura.
Información facilitada por la Universidad Estatal de Arizona
Fuente: Namrata Roy et al. Lighting Up the Circumgalactic Medium: Strong, Jet-aligned Hα Emission around Radio Galaxies. Astrophysical Journal Letters (2026). DOI: 10.3847/2041-8213/ae9cbd
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