gov-civil-vilareal.ptUn quásar en el borde del Universo observable tiene su radio * hacia arriba
>Los astrónomos han descubierto un poderoso quásar muy cerca del borde del Universo observable, un asombroso 13 mil millones años luz de la Tierra. Si bien se conocen muchos quásares a esta distancia, este es especial : Es 'radio fuerte', lo que significa que está derramando energía de radio, lo que lo convierte en parte de una clase especial que puede ayudarnos a comprender mejor las condiciones cuando el Universo era muy joven.
Los quásares son en sí mismos un tipo especial de galaxia . Hasta donde sabemos, cada gran galaxia tiene un agujero negro supermasivo en su núcleo. La mayoría de las galaxias actuales tienen agujeros negros silenciosos, es decir, que no se alimentan activamente de material. La Vía Láctea entra en esa clase.
Algunos, sin embargo, tienen material que cae en su agujero negro supermasivo central , y los llamamos galaxias activas . El material que cae en el agujero negro forma un disco increíblemente caliente a su alrededor llamado disco de acreción , y fuera de eso puede haber una enorme nube de polvo en forma de rosquilla.
Además de todo eso, el disco de acreción tiene campos magnéticos extremadamente fuertes incrustados en él. A medida que la materia gira alrededor del agujero negro, estos campos se enrollan como tornados, y el material sale disparado del agujero negro a una velocidad muy cercana a la de la luz. Llamamos a estas estructuras chorros , y son características de inmenso poder.
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Hércules A es un ejemplo de una galaxia activa relativamente cercana, con un agujero negro en su corazón que come materia y expulsa enormes cantidades de radiación y materia. Crédito: NASA, ESA, S. Baum y C. O'Dea (RIT), R. Perley y W. Cotton (NRAO / AUI / NSF) y el Hubble Heritage Team (STScI / AURA)
Lo que vemos en una galaxia activa depende en gran parte de nuestra geometría de visualización. Si el chorro nos apunta, podemos ver luz de alta energía como rayos X y rayos gamma. Si vemos el toro de polvo en el borde, puede bloquear la mayoría de las cosas de alta energía y solo vemos luz óptica o infrarroja. Hay toda una colección de tipos de galaxias activas por ahí.
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Los quásares tienden a tener mucha luz de alta energía (el primero fue descubierto por su emisión de rayos X) y desde el principio también se consideró que eran poderosas fuentes de energía de radio. Pero a medida que aprendimos más, descubrimos que los cuásares de radio*(como se les llama a los que tienen muchas emisiones de radio) son en realidad una minoría; solo el 10% de todos los quásares son radiotransparentes.
Esquema que muestra el centro de una galaxia activa, donde un disco de acreción alimenta un agujero negro supermasivo, ambos rodeados por un enorme toro de polvo. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
El cuásar recién descubierto se llama PSO J172.3556 + 18.7734 (llamémoslo P172 para abreviar). Se encontró en un estudio del cielo utilizando luz óptica (del tipo que vemos) y tenía colores que indicaban que estaba a gran distancia. Una observación de seguimiento lo confirmó, y una serie de observaciones usando telescopios enormes como Keck y el Gran Telescopio Binocular confirmaron su gran distancia: unos 13 mil millones de años luz (o, más exactamente, se necesitaron 13 mil millones de años para que la luz llegara nosotros).
Más observaciones utilizando el radiotelescopio Very Large Array también mostraron que, a diferencia de la mayoría de los quásares, estaba emitiendo energía de radio. Hay alrededor de 200 cuásares conocidos más lejos que aproximadamente 12,7 mil millones de años luz, y se sabe que solo 3 son radiotransparentes. Con 13 mil millones, solo se conocen 18 quásares, y el P172 es el único que tiene un volumen de radio alto.
Mirando a espectros del objetivo, los astrónomos determinaron que el agujero negro central de P172 tiene una masa de aproximadamente 300 millones de veces la del Sol, lo que lo convierte en uno de mediana a fuerte (el que está en el centro de la Vía Láctea tiene solo 4 millones de masas solares, aunque es cierto que el nuestro es más pequeño que la mayoría).
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Esta parte es interesante: a medida que la materia cae, se vuelve increíblemente caliente y tremendamente brillante. Midiendo solo cómo brillante, los astrónomos pueden determinar qué tan rápido se está alimentando el agujero negro. Por lo general, hay un límite superior a la velocidad a la que se alimenta; la materia se calienta tanto que la pura fuerza de la luz que emite expulsa el material que cae desde más lejos. Esta tasa se llama Límite de Eddington ; en general, es la velocidad más rápida a la que puede atiborrarse un agujero negro.
Pero el agujero negro en el centro de P172 se alimenta a un ritmo mucho más alto que el límite de Eddington. Resulta que eso es posible si también dispara chorros; la física no se comprende bien, pero las galaxias activas con chorros, especialmente los de radio alto, parecen ser capaces de canalizar material mucho más rápidamente hacia el agujero negro. Entonces, el hecho de que este cuásar sea tan brillante nos dice acerca de las condiciones alrededor de su agujero negro.
Obra de arte que muestra un cuásar distante, un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente en el centro de una galaxia, expulsando chorros de materia y energía. Crédito: ESO/M. Kornmesser
Además, los cuásares muy distantes tienden a estar ubicados en regiones del Universo con más material de lo habitual. Se cree que estas enormes nubes colapsan para formar no solo galaxias sino racimos de las galaxias, por lo que encontrar un cuásar radio-ruidoso tan lejos también puede conducir a una mejor comprensión de cómo se forman estos cúmulos.
No solo eso, sino que en comparación con otros quásares como este, el P172 tiene un volumen de radio promedio. Sabemos que algunas son mucho más poderosas, y eso significa que es probable que podamos encontrar más galaxias como esta que estén aún más lejos. P172 puede tener el récord de distancia actual para cuásares de radio alto, pero es poco probable que mantenga esa distinción por mucho tiempo. Y cuanto más encontramos, más entendemos el Universo cuando tenía menos de 800 millones de años.
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Por lo general, no me gusta escribir sobre discos rotos porque normalmente se vuelven a romper. Pero este es diferente, ya que a) es útil cada vez que un objeto como este se encuentra a gran distancia, y 2) el hecho de que existe a esta distancia en absoluto indica que puede haber muchos más como este.
Encontrar objetos a estas enormes distancias es un trabajo terriblemente difícil porque son extremadamente débiles y no hay demasiados en el cielo. La buena noticia es que esta nos dice que sigamos buscando. Hay más cosas divertidas por encontrar.
* Este término es divertido. Las ondas de radio son una forma de luz, no de sonido, y es común que la gente las confunda porque podemos convertir las ondas de radio en sonido y transmitir información sobre ellas, como música o desagradables saberes políticos. Peor aún, llamamos al dispositivo que escuchamos una radio, por lo que esto es un completo desastre. Los astrónomos no están ayudando hablando de objetos con un volumen alto de radio. Deberíamos llamarlos radio brillante , aunque Dios sabe si eso causaría menos confusión.
