Los astrónomos han descubierto el objeto más brillante jamás visto en un momento en que el universo tenía menos de mil millones de años.
Con la ayuda de múltiples telescopios de clase mundial en Hawái: el Observatorio Gemini, el telescopio James Clerk Maxwell JCMT, el telescopio infrarrojo del Reino Unido UKIRT y el Observatorio WM Keck en Maunakea, la isla de Hawái, así comoEl Telescopio de Encuesta Panorámica y el Sistema de Respuesta Rápida Pan-STARRS1 operado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Haleakala, Maui - los investigadores descubrieron que el faro brillante es un cuásar, el núcleo de una galaxia con un agujero negro que come vorazmentematerial que lo rodea
Los resultados se publican en la edición de hoy de Las letras del diario astrofísico y fueron anunciados recientemente en la 233ª Reunión de la American Astronomical Society en Seattle.
Aunque el cuásar está muy lejos, 12.800 millones de años luz, los astrónomos pueden detectarlo porque una galaxia más cercana a la Tierra actúa como una lente y hace que el cuásar se vea más brillante. El campo gravitacional de la galaxia más cercana deforma el espacio mismo, doblando y amplificando la luz del quásar distante. Este efecto se llama lente gravitacional.
Aunque los investigadores han buscado estos cuásares muy remotos durante más de 20 años, una alineación celestial rara y fortuita los hizo visibles.
"No esperamos encontrar muchos cuásares más brillantes que eso en todo el universo observable", dijo el investigador principal Xiaohui Fan, profesor de astronomía de los regentes en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.
El cuásar súper brillante, catalogado como J043947.08 + 163415.7, podría tener el récord de ser el más brillante en el universo temprano durante algún tiempo, por lo que es un objeto único para estudios de seguimiento.
Brillando con una luz equivalente a 600 billones de soles, el cuásar es alimentado por un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia joven en el proceso de formación. Se emite una inmensa cantidad de energía a medida que el agujero negro consume material a su alrededor.La detección ofrece una oportunidad única para estudiar una imagen ampliada de cómo tales agujeros negros acompañaron la formación de estrellas en el universo muy temprano e influyeron en el ensamblaje de galaxias.
El cuásar existió en un período de transición en la evolución del universo, llamado reionización, donde la luz de las galaxias y los cuásares jóvenes recalentó el oscuro hidrógeno que se enfrió poco después del Big Bang.
El cuásar no se habría detectado de no ser por el poder de la lente gravitacional, que aumentó su brillo en un factor de 50.
Sin embargo, debido a que los cuásares muy distantes se identifican por su color rojo debido a la absorción por gas difuso en el espacio intergaláctico, a veces su luz está "contaminada" y se ve más azul debido a la luz estelar de una galaxia que interviene.pueden pasarse por alto en las búsquedas de cuásares porque su color se diluye para parecerse al de una galaxia normal. Fan propone que se hayan perdido muchos otros cuásares remotos debido a esta contaminación lumínica.
Su equipo tuvo la suerte de encontrar J043947.08 + 163415.7, porque el cuásar es tan brillante que ahoga la luz de las estrellas de la galaxia de lentes en primer plano especialmente tenue ". Sin este alto nivel de aumento, nos sería imposible verlo.la galaxia ", dijo el coautor Feige Wang, un investigador postdoctoral de física en la Universidad de California, Santa Bárbara." Incluso podemos buscar gas alrededor del agujero negro y lo que el agujero negro puede estar influyendo en la galaxia ".
"Esta detección es un descubrimiento sorprendente e importante; durante décadas pensamos que estos cuásares con lentes en el universo primitivo deberían ser muy comunes, pero este es el primero de este tipo que hemos encontrado", dijo Fabio Pacucci, un asociado postdoctoralen la Universidad de Yale, que observó J043947.08 + 163415.7 con Fan en el Observatorio Keck. "Nos da una pista sobre cómo buscar 'cuásares fantasmas', fuentes que existen, pero que aún no se pueden detectar realmente".
Pacucci es el autor principal de un artículo de seguimiento con el presidente del Departamento de Astronomía de la Universidad de Harvard, Abraham Avi Loeb, sobre las implicaciones teóricas del descubrimiento de Fan, que se publica en el mismo número de The Astrophysical Journal Letters como el artículo de Fan.
"Nuestro estudio teórico predice que podríamos estar perdiendo una fracción sustancial de la población de estos 'cuásares fantasmas'. Si son realmente numerosos, revolucionaría nuestra idea de lo que sucedió justo después del Big Bang, e incluso cambiaría nuestra opinión.de cómo estos monstruos cósmicos crecieron en masa ", dijo Pacucci.
"El crecimiento desconcertante de los cuásares extremadamente brillantes en menos de mil millones de años después del Big Bang podría ser en parte un espejismo. Después de eliminar el aumento mediante lentes gravitacionales, los agujeros negros inferidos serían menos masivos y podrían originarse más naturalmente en el bebéuniverso ", agregó Loeb.
METODOLOGÍA
El equipo de Fan seleccionó J043947.08 + 163415.7 como un candidato de cuásar muy distante basado en su color al combinar datos fotométricos del UKIRT Hemisphere Survey en el sondeo de infrarrojo cercano, Pan-STARRS1 en longitudes de onda ópticas, y sondeo de infrarrojos de campo amplio de la NASAExplorador de archivos en el infrarrojo medio.
Las observaciones espectroscópicas de seguimiento en el Telescopio de Espejos Múltiples de la Universidad de Arizona confirmaron que el candidato era, de hecho, un quásar ultra distante de alto desplazamiento al rojo
El equipo luego analizó el cuásar con mayor detalle utilizando el Espectrómetro de imágenes de baja resolución LRIS del Observatorio Keck para obtener un espectro sensible en luz óptica.
"He estado observando en Keck desde que era un estudiante graduado hace más de 20 años", dijo Fan. "La combinación de la gran área de recolección de Keck, instrumentos poderosos y condiciones de observación incomparables en Maunakea nos permite estudiar objetos literalmenteel borde del universo observable y expandir constantemente nuestro horizonte cósmico "
Otro Observatorio de Maunakea, Gemini North, recolectó un espectro infrarrojo, que determinó la distancia del cuásar y la masa de su poderoso agujero negro.
Todos los datos combinados revelaron la firma de una galaxia en primer plano muy tenue directamente entre el cuásar y la Tierra que está ampliando la imagen del cuásar.
Sin embargo, la galaxia de lentes en primer plano y el cuásar están tan cerca en el cielo que es imposible separarlos con imágenes tomadas del suelo debido a la falta de definición de la atmósfera de la Tierra. Finalmente, tomó las imágenes exquisitamente nítidas del Telescopio Espacial Hubble de la NASA.revelar que la imagen del cuásar está dividida en tres componentes por una galaxia de lente débil
"Es un sistema difícil de fotografiar porque resulta ser muy compacto, lo que requiere la mejor vista desde el Hubble", dijo Fan.
Además de ser brillante en longitudes de onda visibles e infrarrojas, el cuásar con lente también es brillante en longitudes de onda submilimétricas, donde se observó con el JCMT. Esto se debe al polvo caliente calentado por la intensa formación de estrellas en la galaxia que alberga el cuásar con lente. La formaciónla tasa se estima en hasta 10,000 estrellas por año en comparación, nuestra galaxia, la Vía Láctea, produce una estrella por año.
"Claramente, este agujero negro no solo está acumulando gas, sino que tiene mucha formación de estrellas a su alrededor", dijo el coautor Jinyi Yang, becario postdoctoral en la Universidad de Arizona. "Sin embargo, debido al efecto de refuerzo de"lente gravitacional, la tasa real de formación de estrellas podría ser mucho menor de lo que sugiere el brillo observado", agregó.
PRÓXIMOS PASOS
El cuásar está listo para un escrutinio futuro. El equipo de Fan está analizando un espectro detallado de 20 horas del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, que mostraría características de absorción de gas para identificar la composición química y las temperaturas del gas intergaláctico en el universo temprano.
Los astrónomos también utilizarán la matriz Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, y eventualmente el telescopio espacial James Webb de la NASA, para observar dentro de los 150 años luz del agujero negro para detectar directamente la influencia de la gravedad del agujero negro en el movimiento de gas y la formación de estrellas ensu vecindad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Observatorio WM Keck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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