Un equipo internacional de astrónomos descubrió el cuásar más distante que se conoce hasta el momento. Formado apenas 670 millones de años después del Big Bang, el cuásar es mil veces más luminoso que la Vía Láctea y está alimentado por el primer agujero negro supermasivo del que se tiene referencia, que pesa más de 1.600 millones de veces la masa del Sol. Observado a más de 13 mil millones de años, este cuásar que está completamente formado, también es el más antiguo que se conoce y proporciona información crucial a los astrónomos sobre la formación de las galaxias masivas en el Universo temprano. El resultado fue publicado hoy en la reunión de enero de 2021 de la Sociedad Americana de Astronomía.
(Fuente: NOIRLab) Los cuásares, que son alimentados por agujeros negros supermasivos colosales, son los objetos más energéticos del Universo y ocurren cuando el gas caliente que se encuentra en el disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo, es atraído inevitablemente hacia el interior, emitiendo energía a través del espectro electromagnético. La cantidad de radiación electromagnética producida por los cuásares es enorme, tanto que los ejemplos más masivos de ellos superan fácilmente la energía emitida por galaxias enteras. Hoy, un equipo internacional de astrónomos anunció el descubrimiento de J0313-1806, el cuásar más distante conocido hasta ahora [1].
“Los cuásares más distantes son cruciales para comprender como los primeros agujeros negros se formaron y también entender la reonización cósmica —la última gran fase de transición de nuestro Universo”, explicó Xiaohui Fan, co-autor de la investigación y Profesor Regente de Astronomía en la Universidad de Arizona. [2]
El cuásar J0313-1806 se le observa a más de 13 mil millones de años atrás, y si bien es el cuásar más distante que se conoce, también es el más antiguo, ya que se formó por completo hace unos 670 millones de años después del Big Bang. El nuevo cuásar es 10 mil millones de veces más luminoso que nuestro Sol —lo que significa que produce mil veces más energía que toda la galaxia de la Vía Láctea. La fuente de poder de este cuásar es un agujero negro supermasivo que es 1,6 mil millones de veces más masivo que nuestro Sol, y corresponde al primer agujero negro del Universo que se conoce actualmente. [3]
La presencia de este agujero negro tan masivo en los primeros tiempos de la historia del Universo, desafía las teorías de la formación de los agujeros negros, ya que los astrónomos necesitan explicar cómo se formó cuando apenas tenía tiempo para hacerlo. El investigador de NASA Hubble en la Universidad de Arizona y autor líder del artículo científico, Feige Wang, explicó que “los agujeros negros creados por las primeras estrellas masivas no pudieron ser capaces de crecer tanto en apenas unos pocos cientos de millones de años.”
Las observaciones que hicieron posible este descubrimiento fueron realizadas sumando diversos telescopios que utilizan el ancho de banda ofrecido por la red avanzada chilena, REUNA, incluyendo instalaciones de Observatorio AURA y NOIRLab, de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF por sus siglas en inglés): el Telescopio de 4 metros Víctor Blanco en Cerro Tololo y Gemini Sur. Otro telescopio involucrado en el proceso fue Gemini Norte, localizado en Hawaii. Los datos del telescopio Blanco que contribuyen al estudio DESI Legacy Imaging Surveys —que nutre a la comunidad astronómica mediante el Astro Data Lab en el Centro de Datos para la Comunidad Científica de NOIRLab (CSDC)— ayudaron primero a identificar J0313-1806, mientras que las observaciones de Gemini Sur fueron cruciales para confirmar su identidad como un cuásar. Además, se utilizaron espectros de alta calidad de dos observatorios en Hawaii (Gemini Norte y del observatorio W. M. Keck), para medir la masa del agujero negro supermasivo central.
“El cuásar más distante y el agujero negro más antiguo son marcadores importantes en la historia del Universo”, precisó el Director de Programa Martin Still de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos. “Los investigadores aprovecharon varias instalaciones de NOIRLab de NSF para realizar este descubrimiento.”
Además de determinar el peso del monstruoso agujero negro, las observaciones de Gemini Norte y del Observatorio Keck, permitieron descubrir un flujo de salida extremadamente rápido emanando desde el cuásar en forma de un viento de alta velocidad que viaja a un 20% de la velocidad de la luz. “La energía liberada por este flujo extremo de alta velocidad es lo suficientemente grande como para influir en la formación estelar de toda la galaxia anfitriona del cuásar”, explicó Jinyi Yang, becaria postdoctoral de la beca Peter A. Strittmatter del Observatorio Steward en la Universidad de Arizona. Este es el primer ejemplo conocido de un cuásar que modela el crecimiento de su galaxia anfitriona, lo que convierte a J0313-1806 en un objetivo prometedor para futuras observaciones.
La galaxia que alberga a J0313-1806 está experimentando un brote de formación estelar, produciendo estrellas nuevas 200 veces más rápido que en la Vía Láctea. La combinación de esta intensa formación estelar, el cuásar luminoso, y el flujo de alta velocidad hacen de J0313-1806 y su galaxia anfitriona un laboratorio natural prometedor para comprender el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas en el Universo temprano.
“Este sería un gran objeto para investigar la formación de los primeros agujeros negros supermasivos”, concluye Feige Wang. “También esperamos aprender más sobre el efecto de los flujos del cuásar en su galaxia anfitriona, así como también aprender cómo se forman las galaxias más masivas en el Universo temprano”.
Notas
[1] Con un corrimiento al rojo de 7,64.
[2] Existen dos fases de transición en el Universo.
[3] La distancia y el tiempo están muy entrelazados en astronomía, ya que la luz de los objetos distantes demora en llegar a los observadores en la Tierra. Por ejemplo, nosotros vemos el Sol como era hace 8 minutos atrás, así como nuestras últimas observaciones del centro de la Vía Láctea muestran como era hace más de 25 mil años atrás. Cuanto más lejos miran los astrónomos, más atrás en el tiempo son capaces de observar.
