Descubierto: El agujero negro supermasivo más lejano jamás observado
Pasadena, CA, EEUU— Un equipo de astrónomos liderado por Eduardo Bañados de la institución de Carnegie logró descubrir el agujero negro supermasivo más lejano encontrado hasta ahora gracias a observaciones realizadas con los telescopios Magallanes de la institución de Carnegie. El agujero negro reside en un cuásar luminoso cuya luz nos está llegando ahora desde una época en que el universo tenía solamente un 5% de su edad actual. Los hallazgos aparecen en la revista Nature.
Los cuásares son objetos extremadamente luminosos compuestos de agujeros negros enormes que crecen tragando materia en el centro de galaxias masivas. Este agujero negro recién descubierto tiene una masa de 800 millones de veces más que la de nuestro Sol.
«Reunir tanta masa en menos de 690 millones de años presenta un desafío enorme para teorías de crecimiento de agujeros negros» explica Bañados.
Para que se pudieran formar agujeros negros tan grandes tan pronto después del Big Bang, astrónomos han especulado que el universo muy primitivo puede haber tenido condiciones que permitieran la creación de agujeros negros muy grandes con masas hasta 100,000 veces más que la del Sol. Esto es muy diferente con respecto a los agujeros negros que se forman en el universo actual, los cuales raramente sobrepasan pocas decenas de masas solares.
Bram Venemans del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania añade: «Los cuásares son unos de los objetos celestes más brillantes y lejanos que se conocen y son cruciales para entender el Universo primitivo.»
El cuásar que encontró Bañados es especialmente interesante porque pertenece a la era de reionización, cuando el Universo salió de su edad oscura.
Justo después del Big Bang, el Universo consistía de una sopa caliente de partículas muy energéticas, expandiéndose a velocidades increíbles. A medida que se expandía, comenzó a enfriarse. Unos 400,00 años después (muy rápido en la escala cósmica), estas partículas se enfriaron y lograron combinarse en un gas de hidrógeno neutro. El Universo se quedó completamente oscuro sin fuentes luminosas hasta que la gravedad condensó la materia en las primeras estrellas y galaxias. La energía liberada por estas galaxias antiguas causó que el hidrógeno neutro se ionizara, es decir que perdiera un electrón, un estado en el cual el Universo se ha mantenido desde entonces. Luego de la reionización del Universo, los fotones pudieron viajar libremente por el espacio, y así el Universo se hizo transparente a la luz.
El análisis del cuásar recién descubierto muestra que una gran parte del hidrógeno en sus alrededores inmediatos es neutra, lo que indica que los astrónomos han identificado una fuente en la era de reionización antes de que suficientes de las primeras estrellas y galaxias se hayan formado para reionizar el Universo completamente.
«Fue la última gran transición del Universo y una de las fronteras actuales de la astrofísica» dice Bañados.
La distancia de un cuásar se determina por su desplazamiento al rojo, que es una medida de cuánto la longitud de onda de la luz del cuásar se estira por la expansión del Universo antes de llegar a la Tierra. Cuanto mayor sea el desplazamiento al rojo, mayor será la distancia y más hacia el pasado miran los astrónomos cuando observan el objeto. Este cuásar recién descubierto tiene un desplazamiento al rojo de 7,54 basado en la detección de emisiones de carbono ionizado de la galaxia anfitriona del agujero negro supermasivo. La luz del cuásar tardó más de 13 mil millones de años en llegar a la Tierra.
«Esta gran distancia hace que tales objetos aparezcan extremadamente débiles cuando se los observa desde la Tierra. Además, estos cuásares antiguos son muy poco comunes en el cielo. Hasta ahora, sólo se había podido confirmar la existencia de un cuásar con un desplazamiento al rojo mayor que 7, a pesar de una búsqueda muy extensa» dice Xiaohui Fan del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.
Se cree que existen entre 20 y 100 cuásares en todo el cielo que sean tan luminosos y distantes como el cuásar encontrado por Bañados y su equipo, por lo tanto, este es un gran descubrimiento que ofrecerá información fundamental sobre el Universo primitivo cuando este tenía solamente un 5% de su edad actual.
«Es un descubrimiento fascinante, encontrado al examinar los datos obtenidos por la nueva generación de estudios sensibles que cubren áreas más amplias del cielo. Los astrónomos están realizando estos estudios con el telescopio espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA y telescopios terrestres que están en Chile y Hawai» dice Daniel Stern del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena. «Con la construcción de la próxima generación de telescopios que serán aún más sensibles, podemos esperar muchos descubrimientos fascinantes del Universo temprano en los próximos años.»
El equipo observó el agujero negro supermasivo con dos instrumentos de los Telescopios Magallanes: FIRE, con el cual se hizo el descubrimiento, y Fourstar, el cual fue ocupado para obtener imágenes adicionales.
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Este trabajo se basa en datos obtenidos por el Telescopio Magallanes Baade, el Telescopio Gemini Norte (programa GN-2017A-DD-4), el Gran Telescopio Binocular y el interferómetro IRAM/NOEMA.