Hallazgo de cuásar bate nuevo récord de distancia

12 Enero, 2021 / Tiempo de lectura: 6 minutes

Un equipo internacional de astrónomos descubrió el cuásar más distante observado a la fecha: un mastodonte cósmico ubicado a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra, dotado de un agujero negro supermasivo más de 1.600 millones de veces más masivo que el Sol y más de 1.000 veces más luminoso que nuestra galaxia, la Vía Láctea.

El cuásar, bautizado como J0313-1806, fue observado tal como era cuando el Universo tenía solo 670 millones de años, y proporciona información valiosa a los astrónomos sobre cómo se formaron las galaxias masivas —y los agujeros negros supermasivos que contienen— en el Universo primitivo. Los científicos presentaron sus hallazgos durante la reunión de la Sociedad Astronómica de Estados Unidos, celebrada a través de Internet, y en un artículo aceptado para publicación en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Este hallazgo bate el récord de distancia de observación de cuásares alcanzado hace tres años. Las observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, confirmaron la distancia de la observación con un gran nivel de precisión.

Un cuásar se produce cuando la intensa gravedad del agujero negro supermasivo presente en el núcleo de una galaxia atrae material circundante que termina formando un disco giratorio de material supercaliente alrededor de dicho agujero negro. Este fenómeno genera una enorme cantidad de energía, y el cuásar adquiere un brillo tan intenso que muchas veces supera el brillo de toda la galaxia.

Al ser el doble de masivo que el titular del récord anterior, el agujero negro presente en el centro de J0313-1806 aporta nuevas pistas sobre este tipo de agujero negro y su efecto sobre las galaxias anfitrionas.

“Este es el ejemplo más antiguo de cómo un agujero negro supermasivo afecta a la galaxia que lo rodea”, señala Feige Wang, titular de una beca Hubble de la Nasa, quien se desempeña en el observatorio Steward de la Universidad de Arizona y dirige el equipo de investigación. “Sabíamos, a partir de observaciones de galaxias menos distantes, que este fenómeno debía producirse, pero nunca lo habíamos observado en una época tan temprana del Universo”.

El hecho de que el agujero negro de J0313-1806 fuera tan masivo en un momento tan incipiente del Universo contradice los modelos teóricos que buscan explicar cómo se forman estos objetos, afirman los astrónomos. En el primer modelo, las estrellas masivas explotan y se convierten en supernovas hasta colapsar para formar agujeros negros que, posteriormente, se fusionan para formar agujeros negros más grandes. En el segundo, unos densos cúmulos de estrellas colapsan para formar un agujero negro masivo. No obstante, en ambos casos se tarda mucho en obtener agujeros negros tan masivos como el de J0313-1806.

“Esto significa que, independientemente de su evolución, el agujero negro inicial tiene que haberse formado mediante un mecanismo diferente”, explica Xiaohui Fan, también de la Universidad de Arizona. “En este caso, se trata de un mecanismo que implica grandes cantidades de gas de hidrógeno primordial frío que colapsa directamente en un agujero negro inicial”.

Las observaciones de J0313-1806 realizadas con ALMA proporcionaron importantes detalles sobre la galaxia que alberga el cuásar, en la cual se forman nuevas estrellas a un ritmo 200 veces más rápido que en nuestra Vía Láctea. “Es una tasa de formación estelar relativamente elevada en comparación con galaxias de edad similar, un indicio de que la galaxia que alberga este cuásar está creciendo muy rápido”, señala, Jinyi Yang, segunda autora del informe, quien también se desempeña en la Universidad de Arizona y es titular de una beca Peter A. Strittmatter.

A partir del brillo del cuásar se calcula que el agujero negro está absorbiendo el equivalente a 25 soles por año. Según los astrónomos, la energía liberada por esa voracidad probablemente sea el origen del fuerte chorro de gas ionizado observado desplazándose a cerca del 20 % de la velocidad de la luz.

Los astrónomos creen que estos chorros son los que, en última instancia, detienen el proceso de formación estelar en la galaxia.

“Creemos que los agujeros negros supermasivos fueron los que llevaron a muchas de las grandes galaxias a parar de fabricar estrellas en algún momento”, explica Xiaohui Fan. “Hemos observado este fenómeno de ‘hartazgo’ en épocas más avanzadas, pero no sabíamos cuán temprano empezó en la historia del Universo. Este cuásar es la prueba más antigua de que esto podría haber sucedido en una etapa muy temprana”.

Este proceso también dejará al agujero negro sin nada de que alimentarse y detendrá su crecimiento, agrega.

Además de ALMA, los astrónomos usaron el telescopio de 6,5 metros Magellan Baade, el telescopio Gemini Norte y el observatorio W. M. Keck, en Hawái, y el telescopio Gemini Sur, en Chile.

Los investigadores pretenden seguir estudiando J0313-1806 y otros cuásares con telescopios terrestres y espaciales.

Más información

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO), socio de ALMA en nombre de América del Norte.

Imágenes

Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva