Los astrónomos detectan el cuásar más distante hasta la fecha, a más de 13 mil millones de años luz de distancia

Una galaxia a miles de millones de años luz de distancia es la más distante de su tipo que hemos encontrado hasta la fecha, lo que representa otro desafío para nuestros modelos de formación de agujeros negros y galaxias, y ofrece una rara visión del Universo temprano.

Se llama J0313-1806, un quásar a más de 13 mil millones de años luz de la Tierra, completamente formado con un agujero negro supermasivo asombrosamente enorme en su centro, y produciendo estrellas recién nacidas a un ritmo vertiginoso, solo 670 millones de años después de la Big Bang.

Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Arizona incluso encontró evidencia de un viento cuásar caliente, que soplaba desde el agujero negro supermasivo en el centro de J0313-1806 al 20 por ciento de la velocidad de la luz.

“Esta es la evidencia más temprana de cómo un agujero negro supermasivo está afectando a su galaxia anfitriona a su alrededor”. dijo el astrónomo Feige Wang

del Observatorio Steward de UArizona. “A partir de las observaciones de galaxias menos distantes, sabemos que esto tiene que suceder, pero nunca lo habíamos visto suceder tan temprano en el universo”.

Quásares: una abreviatura de “fuentes de radio cuasi estelares“- son el resultado increíblemente brillante de un núcleo galáctico activo, con un agujero negro supermasivo que acumula material a tal velocidad que el calor generado se propaga por todo el Universo. El núcleo de J0313-1806 está acumulando material a una velocidad de 25 masas solares al año; pero está tan lejos que solo el poder combinado de algunos de nuestros telescopios más poderosos fue capaz de detectarlo como un punto infrarrojo en los albores de los tiempos.

Luego, se utilizó el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile para estudiarlo con más detalle. Juntas, estas observaciones revelan el cuásar más distante hasta ahora, superando al poseedor del récord anterior, J1342 + 0928, en 20 mil lones de años.

J1342 + 0928, identificado 690 millones de años después del Big Bang, fue lo suficientemente desafiante, con un agujero negro supermasivo registrando una tremenda cantidad de 800 millones de masas solares. Pero J0313-1806 lo ha batido mano a mano: su agujero negro supermasivo es dos veces más masivo, con 1.600 millones de masas solares.

Eso es extraordinariamente masivo tan pronto después del Big Bang, y demasiado masivo para algunos de nuestros modelos actuales. Uno de los modelos propone que supermasivo agujeros negros empezar con algo pequeño y crecer acumulando materia. Otro propone que se forman a través del colapso directo de densos cúmulos de estrellas.

Estos modelos pueden funcionar para otros cuásares que se encuentran en el Universo distante, como J1342 + 0928, pero no para J0313-1806. Incluso si el agujero negro supermasivo J0313-1806 se formara alrededor de 100 millones de años después del Big Bang y creciera tan rápido como lo permite el modelado, aún tendría que haber comenzado en 10,000 masas solares desde el principio, calculó el equipo.

Sin embargo, existe una tercera opción.

“Esto te dice que no importa lo que hagas, la semilla de este agujero negro debe haberse formado por un mecanismo diferente”. dijo el astrónomo Xiaohui Fan del Departamento de Astronomía de Arizona. “En este caso, uno que involucra grandes cantidades de gas de hidrógeno frío primordial colapsando directamente en un agujero negro semilla”.

Hay otras razones por las que J0313-1806 es un objeto fascinante. Está su tasa de formación de estrellas, alrededor de 200 masas solares al año, clasificándola como lo que llamamos una galaxia de explosión estelar. Ésta es una etapa intensa en la vida de una galaxia; a tasas tan altas de formación estelar, es solo es cuestion de tiempo antes de que se acabe todo el material formador de estrellas.

Y ese viento de cuásar (salidas de plasma extremadamente caliente del disco de acreción de material que se arremolina alrededor del agujero negro supermasivo) no ayuda en nada. Estos vientos están quitando el gas frío de la formación de estrellas de la galaxia, que se cree que eventualmente extinguirá o apagará la formación de estrellas.

“Creemos que esos agujeros negros supermasivos fueron la razón por la que muchas de las grandes galaxias dejaron de formar estrellas en algún momento”. Fan dijo.

“Observamos esta ‘extinción’ en corrimientos al rojo más bajos, pero hasta ahora, no sabíamos qué tan temprano comenzó este proceso en la historia del Universo. Este cuásar es la evidencia más temprana de que la extinción puede haber estado ocurriendo en tiempos muy tempranos”.

Finalmente, tampoco quedará nada cerca para que el agujero negro supermasivo lo devore, y su brillante resplandor se atenuará, al menos desde nuestro punto de vista. Dado que la luz que nos llega desde J0313-1806 tiene 13.03 mil millones de años, la galaxia probablemente se ve muy diferente ahora de lo que estamos viendo.

Sin embargo, el quásar, y otros similares, constituyen un catálogo creciente que está ayudando a los astrónomos a reconstruir los misterios de cómo nuestro Universo cobró vida. Y, a medida que nuestros instrumentos sigan volviéndose más sensibles, también seguirá creciendo nuestra comprensión del comienzo de todo.

“Observaciones futuras”, Wang dijo, “podría hacer posible resolver el quásar con más detalle, mostrar la estructura de su salida y hasta dónde se extiende el viento en su galaxia, y eso nos daría una idea mucho mejor de su etapa evolutiva”.

La investigación ha sido presentada en el 237a reunión de la American Astronomical Society. También ha sido aceptado por Las cartas del diario astrofísico, y está disponible en arXiv.

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