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El más brillante y de más rápido crecimiento jamás observado.

Un equipo de astrónomos identifica un cuásar que bate récords
Esta reproducción artística muestra el cuásar J059-4351, el núcleo brillante de una galaxia distante alimentado por un agujero negro supermasivo. Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en Chile, se ha descubierto que este cuásar es el objeto más luminoso conocido en el universo hasta la fecha. El agujero negro supermasivo, que en la imagen se ve atrayendo la materia circundante, tiene una masa 17 000 millones de veces la del Sol y está creciendo en masa el equivalente a un Sol por día, lo que lo convierte en el agujero negro de más rápido crecimiento jamás conocido.
Crédito: ESO/M. Kornmesser

Los agujeros negros que alimentan a los cuásares recogen materia de su entorno en un proceso tan energético que emite grandes cantidades de luz. Tanto es así que los cuásares son algunos de los objetos más brillantes de nuestro cielo, lo que significa que incluso los más distantes son visibles desde la Tierra.
 Como regla general, los cuásares más luminosos indican la presencia de los agujeros negros supermasivos de más rápido crecimiento.

"Hemos descubierto el agujero negro de más rápido crecimiento conocido hasta la fecha. Tiene una masa de 17 000 millones de soles y come poco más de un Sol por día. Esto lo convierte en el objeto más luminoso del universo conocido", afirma Christian Wolf, astrónomo de la Universidad Nacional de Australia (ANU) y autor principal del estudio publicado hoy en la revista Nature Astronomy.
 El cuásar, llamado J0529-4351, está tan lejos de la Tierra que su luz tardó más de 12.000 millones de años en llegar hasta nosotros.

La materia atraída hacia este agujero negro, en forma de disco, emite tanta energía que J0529-4351 es más de 500 billones de veces más luminoso que el Sol [1]. "Toda esta luz proviene de un disco de acreción caliente que mide siete años luz de diámetro. Debe ser el disco de acreción más grande del universo", declara Samuel Lai, estudiante de doctorado de ANU y coautor del estudio. Siete años luz es aproximadamente 15.000 veces la distancia del Sol a la órbita de Neptuno.

Y, sorprendentemente, este cuásar que ha batido récords se escondía a plena vista. "Es una sorpresa que no haya sido detectado hasta hoy, cuando ya conocemos alrededor de un millón de cuásares menos impresionantes. Literalmente nos ha estado mirando a la cara hasta ahora", afirma el coautor, Christopher Onken, astrónomo de la ANU, quien también confirma que este objeto apareció en imágenes del Schmidt Southern Sky Survey de ESO que datan de 1980, pero no fue reconocido como un cuásar hasta décadas después.

La búsqueda de cuásares requiere datos observacionales precisos de grandes áreas del cielo. Los conjuntos de datos resultantes son tan grandes que los investigadores a menudo utilizan modelos de aprendizaje automático (machine-learning) para analizarlos y diferenciar los cuásares de otros objetos celestes. Sin embargo, estos modelos se entrenan con datos existentes, lo que limita los potenciales candidatos a objetos similares a los ya conocidos. Si un nuevo cuásar es más luminoso que cualquier otro observado anteriormente, el programa podría rechazarlo y clasificarlo como una estrella no muy distante de la Tierra.

Esta imagen muestra la región del cielo en la que se encuentra el cuásar J0529-4351, que ha batido un récord. Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en Chile, se ha descubierto que este cuásar es el objeto más luminoso conocido en el universo hasta la fecha. Esta imagen fue creada a partir de imágenes que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2, mientras que el recuadro muestra la ubicación del cuásar en una imagen que forma parte del sondeo Dark Energy Survey.

Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey

Un análisis automatizado de los datos del satélite Gaia, de la Agencia Espacial Europea, dejó pasar a J0529-4351 por ser demasiado brillante para ser un cuásar, sugiriendo que se trataba de una estrella. Los investigadores lo identificaron como un cuásar distante el año pasado utilizando observaciones del telescopio ANU de 2,3 metros, ubicado en el Observatorio Siding Spring, en Australia. Sin embargo, descubrir que era el cuásar más luminoso jamás observado requirió un telescopio más grande y mediciones de un instrumento más preciso.
 El espectrógrafo X-shooter, instalado en el VLT de ESO, en el desierto chileno de Atacama, proporcionó los datos que resultarían cruciales.

El agujero negro de más rápido crecimiento jamás observado también será un objetivo perfecto para la actualización del instrumento GRAVITY+, instalado en el Interferómetro VLT (VLTI) de ESO, que está diseñado para medir con precisión la masa de los agujeros negros, incluidos los que están lejos de la Tierra. Además, el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, un telescopio de 39 metros que se está construyendo en el desierto chileno de Atacama, hará aún más factible la identificación y caracterización de estos elusivos objetos.

Detectar y estudiar distantes agujeros negros supermasivos podría arrojar luz sobre algunos de los misterios del universo primitivo, incluida la forma en que se formaron y evolucionaron tanto ellos como sus galaxias anfitrionas. Pero esa no es la única razón por la que Wolf los busca. "Personalmente, simplemente me gusta la búsqueda", afirma. "Durante unos minutos al día, vuelvo a sentirme como un niño, jugando a encontrar el tesoro, y ahora devuelvo a la sociedad todo lo que he aprendido desde que empecé".

Notas

[1] Hace unos años, la NASA y la Agencia Espacial Europea anunciaron que el Telescopio Espacial Hubble había descubierto un cuásar, J043947.08 + 163415.7, tan brillante como 600 billones de soles. Sin embargo, el brillo de ese cuásar fue magnificado por una galaxia "lente", ubicada entre nosotros y el cuásar distante. Se estima que la luminosidad real de J043947,08+163415,7 equivale a unos 11 billones de soles (1 billón es un millón de millones: 1 000 000 000 000 o 1012).
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole” y se ha publicado en la revista Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-024-02195-x).

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