Los astrónomos han descubierto el objeto más
brillante jamás visto en un momento en que el universo tenía menos de mil
millones de años, con la ayuda del telescopio espacial Hubble de la
NASA. La brillante baliza es un quásar, el núcleo de una galaxia con un
agujero negro que come vorazmente a su alrededor.
Tipo de lanzamiento: Reunión de la Sociedad Astronómica Americana
Aunque el quásar está muy lejos (12.8 mil millones
de años luz), los astrónomos pueden detectarlo porque una galaxia más cercana a
la Tierra actúa como una lente y hace que el cuásar se vea más
brillante. El campo gravitatorio de la galaxia más cercana deforma el
espacio, doblando y amplificando la luz del quásar distante. Este efecto
se llama lente gravitacional.
Aunque los investigadores han buscado estos
quásares muy remotos durante más de 20 años, una alineación celeste rara y
fortuita la hizo visible para ellos. "No esperamos encontrar muchos
quásares más brillantes que eso en todo el universo observable", dijo el
investigador principal, Xiaohui Fan, de la Universidad de Arizona, en Tucson.
El quasar súper brillante, catalogado como
J043947.08 + 163415.7, podría mantener el récord de ser el más brillante en el
universo temprano por algún tiempo, lo que lo convierte en un objeto único para
estudios de seguimiento.
Con un brillo de luz equivalente a 600 trillones de
soles, el quásar está alimentado por un agujero negro supermasivo en el corazón
de una joven galaxia en proceso de formación. Se emite una inmensa
cantidad de energía a medida que el agujero negro consume material a su
alrededor. La detección ofrece una oportunidad única para estudiar una
imagen ampliada de cómo dichos agujeros negros acompañaron la formación de
estrellas en el universo temprano e influyeron en el ensamblaje de las
galaxias.
Además de ser brillante en longitudes de ondas
visibles e infrarrojas, el quásar con lentes también es brillante en longitudes
de onda submilimétricas, donde se observó con el Telescopio James Clerk Maxwell
en Mauna Kea, Hawai. Esto se debe al polvo caliente calentado por la
intensa formación de estrellas en la galaxia que alberga el quásar con
lentes. Se estima que la tasa de formación es de hasta 10,000 estrellas
por año (en comparación, nuestra galaxia Vía Láctea produce una estrella por
año).
"Claramente, este agujero negro no solo está
acumulando gas, sino que tiene una gran cantidad de formación de estrellas a su
alrededor", dijo el miembro del equipo Jinyi Yang en la Universidad de
Arizona. "Sin embargo, debido al aumento del efecto de las lentes
gravitacionales, la tasa real de formación de estrellas podría ser mucho más
baja de lo que sugiere el brillo observado", agregó.
El quásar existió en un período de transición en la
evolución del universo, llamado reionización, donde la luz de las galaxias y
quásares jóvenes recalentó el oscuro hidrógeno que se enfrió poco después del
Big Bang.
El quásar no habría sido detectado si no fuera por
el poder de las lentes gravitacionales, que aumentaron su brillo en un factor
de 50.
Sin embargo, dado que los quásares muy distantes se
identifican por su color rojo (debido a la absorción por gas difuso en el
espacio intergaláctico), a veces su luz está "contaminada" y se ve
más azul debido a la luz estelar de una galaxia intermedia. Como
resultado, pueden pasarse por alto en las búsquedas de quásares porque su color
se diluye para parecerse al de una galaxia normal. Fan propone que muchos
otros quásares remotos se hayan perdido debido a esta contaminación lumínica.
Su equipo tuvo suerte al encontrar J043947.08 +
163415.7, porque el quásar es tan brillante que ahoga la luz de las estrellas
de la galaxia de lentes de primer plano, especialmente débil. "Sin
este alto nivel de aumento, nos sería imposible ver la galaxia", dijo el
miembro del equipo Feige Wang, de la Universidad de California en Santa
Bárbara. "Incluso podemos buscar gas alrededor del agujero negro y lo
que el agujero negro puede estar influyendo en la galaxia".
El objeto fue seleccionado por su color mediante la
combinación de datos fotométricos del Telescopio Infrarrojo del Hemisferio del
Reino Unido, el Telescopio de Encuesta Panorámica y el Sistema de Respuesta
Rápida (Pan-STARRS1) en longitudes de onda ópticas, y el archivo del Explorador
de la Encuesta del Infrarrojo de Campo Amplio de la NASA en el medio
infrarrojo.
Las observaciones espectroscópicas de seguimiento
fueron realizadas por el Telescopio Multi-Mirror de la Universidad de Arizona, el
Observatorio Gemini y el Observatorio Keck. Estas observaciones revelaron
la firma de una galaxia muy débil en primer plano directamente entre el quásar
y la Tierra que magnifica la imagen del quasar. Sin embargo, debido a que
la fuente se ve borrosa en las observaciones basadas en tierra (y, por lo
tanto, podría confundirse con solo una galaxia), los investigadores utilizaron
las exquisitas capacidades de imagen del Hubble para confirmar que se trata de
un quásar con lente.
"Es un sistema difícil de fotografiar porque
resulta ser tan compacto, que requiere la vista más nítida desde el
Hubble", dijo Fan.
El quásar está maduro para un futuro
escrutinio. El equipo de Fan está analizando un espectro detallado de 20
horas del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, que mostraría
características de absorción de gas para identificar la composición química y
las temperaturas del gas intergaláctico en el universo temprano. Los
astrónomos también usarán el Gran Conjunto Milimétrico / submilimétrico de
Atacama y, finalmente, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, para mirar
dentro de los 150 años luz del agujero negro y detectar directamente la
influencia de la gravedad del agujero negro en el movimiento del gas y la
formación de estrellas en sus proximidades. .
Fan presentará los resultados del equipo en una
conferencia de prensa, en la 233 reunión de la American Astronomical Society en
Seattle, Washington. El artículo científico del equipo está disponible en
línea en The
Astrophysical Journal Letters .
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de
cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial
Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt,
Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio
Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore, Maryland, realiza las
operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la
Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington,
DC
