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| Esta impresión artística ilustra que los astrónomos que utilizan un conjunto de telescopios terrestres y espaciales, incluyendo Gemini North en Hawai, han descubierto un dúo de cuásares energéticos estrechamente unidos - el sello distintivo de un par de galaxias en fusión - visto cuando el Universo tenía sólo tres mil millones de años. Este descubrimiento arroja luz sobre la evolución de las galaxias en el "mediodía cósmico", un periodo de la historia del Universo en el que las galaxias experimentaron ráfagas de furiosa formación estelar. Esta fusión también representa un sistema a punto de convertirse en una galaxia elíptica gigante. Crédito: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani, J. da Silva |
Astrónomos que utilizan un conjunto de telescopios terrestres y espaciales, incluido Gemini North en Hawai, han descubierto un dúo de cuásares energéticos estrechamente unidos -el sello distintivo de un par de galaxias en fusión- observados cuando el Universo tenía sólo tres mil millones de años. Este descubrimiento arroja luz sobre la evolución de las galaxias en el "mediodía cósmico", un periodo de la historia del Universo en el que las galaxias experimentaron ráfagas de furiosa formación estelar. Esta fusión también representa un sistema a punto de convertirse en una galaxia elíptica gigante.
Las galaxias crecen y evolucionan fusionándose con otras galaxias, mezclando sus miles de millones de estrellas, desencadenando explosiones de vigorosa formación estelar y, a menudo, alimentando sus agujeros negros supermasivos centrales para producir cuásares luminosos que eclipsan a toda la galaxia. Algunas de estas fusiones acaban convirtiéndose en galaxias elípticas masivas que contienen agujeros negros con miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Aunque los astrónomos han observado una auténtica colección de galaxias en fusión con más de un cuásar en nuestro propio vecindario cósmico, los ejemplos más lejanos, observados cuando el Universo tenía sólo una cuarta parte de su edad actual, son bastante raros y muy difíciles de encontrar.
Un equipo de astrónomos ha descubierto un par de cuásares, agujeros negros supermasivos que se alimentan activamente, gracias a un conjunto de observatorios terrestres y espaciales, entre ellos Gemini Norte, la mitad del Observatorio Internacional Gemini, operado por el NOIRLab de la NSF. Este descubrimiento es la primera detección confirmada de un par de agujeros negros supermasivos en el mismo espacio galáctico en el "mediodía cósmico", un periodo de frenética formación estelar en una época en la que el Universo sólo tenía tres mil millones de años.
Observaciones anteriores habían identificado sistemas similares en las primeras fases de fusión, cuando las dos galaxias aún podían considerarse entidades claramente separadas. Pero estos nuevos resultados muestran un par de cuásares ardiendo tan cerca, a tan sólo 10.000 años-luz de distancia, que es probable que sus galaxias anfitrionas originales estén en camino de convertirse en una única galaxia elíptica gigante.
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| El telescopio espacial Hubble ha captado recientemente estas imágenes de dos pares diferentes de cuásares dobles en el universo lejano. En cada par, los cuásares están separados por sólo 10.000 años-luz. Con el tiempo se unirán en espiral y crearán un único agujero negro supermasivo. NASA, ESA, Hsiang-Chih Hwang (JHU), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC) |
La búsqueda de pares de agujeros negros supermasivos tan próximos entre sí durante esta época temprana es como tratar de encontrar la proverbial aguja en un pajar. El reto es que la mayoría de las parejas de agujeros negros están demasiado cerca como para distinguirlos individualmente. Para detectar definitivamente un sistema de este tipo, los dos agujeros negros supermasivos deben acumularse activamente y brillar como cuásares de forma simultánea, condiciones que son extremadamente raras. Estadísticamente, por cada 100 agujeros negros supermasivos sólo uno debería estar en proceso de acreción en un momento dado.
Sin embargo, los astrónomos saben que el Universo lejano debería estar repleto de pares de agujeros negros supermasivos incrustados en galaxias en fusión. Los primeros indicios de un sistema de este tipo se encontraron en los datos del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, que revelaron dos puntos de luz estrechamente alineados en el Universo lejano.
Para verificar la verdadera naturaleza de este sistema, el equipo buscó en la vasta base de datos del observatorio Gaia de la ESA y descubrió que este sistema tenía un aparente "meneo", que podría ser el resultado de cambios esporádicos en la actividad de alimentación de un agujero negro.
A continuación, el equipo utilizó el espectrógrafo multiobjeto Gemini (GMOS) y el GNIRS en Gemini Norte, que proporcionaron al equipo mediciones independientes de la distancia a los cuásares y confirmaron que los dos objetos eran cuásares y no una alineación fortuita de un solo cuásar con una estrella en primer plano. Otros estudios realizados con el observatorio W.M. Keck, el Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF y el observatorio de rayos X Chandra de la NASA también ayudaron a confirmar estas observaciones.
"El proceso de confirmación no ha sido fácil y hemos necesitado un conjunto de telescopios que cubren el espectro desde los rayos X hasta la radio para confirmar finalmente que este sistema es realmente un par de cuásares, en lugar de, por ejemplo, dos imágenes de un cuásar con lente gravitacional", explica Yue Shen, coautor del estudio y astrónomo de la Universidad de Illinois.
"No vemos muchos cuásares dobles en esta época tan temprana. Por eso este descubrimiento es tan emocionante". El conocimiento de la población progenitora de agujeros negros nos acabará informando sobre la aparición de agujeros negros supermasivos en el Universo primitivo y sobre la frecuencia con la que podrían producirse esas fusiones", explica Yu-Ching Chen, estudiante de postgrado de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y autor principal de este estudio, que se publica en la revista Nature.
Fuentes, créditos y referencias: