Los astrónomos de Japón, Taiwán y la Universidad de Princeton han descubierto 83 cuásares impulsados por agujeros negros supermasivos en el universo distante, desde un momento en que el universo tenía menos del 10 por ciento de su edad actual.
"Es notable que objetos tan densos y masivos pudieran formarse tan pronto después del Big Bang", dijo Michael Strauss, profesor de ciencias astrofísicas en la Universidad de Princeton, uno de los coautores del estudio ". Comprender cómoLos agujeros negros pueden formarse en el universo primitivo, y cuán comunes son, es un desafío para nuestros modelos cosmológicos ".
Este hallazgo aumenta considerablemente el número de agujeros negros conocidos en esa época, y revela, por primera vez, cuán comunes son al principio de la historia del universo. Además, proporciona una nueva visión del efecto de los agujeros negros en el físicoestado del gas en el universo temprano en sus primeros mil millones de años. La investigación aparece en una serie de cinco artículos publicados en El diario astrofísico y el Publicaciones del Observatorio Astronómico de Japón .
Los agujeros negros supermasivos, que se encuentran en los centros de las galaxias, pueden ser millones o incluso miles de millones de veces más masivos que el Sol. Si bien prevalecen hoy, no está claro cuándo se formaron por primera vez y cuántos existieron en el distante universo tempranoUn agujero negro supermasivo se hace visible cuando el gas se acumula sobre él, haciendo que brille como un "cuásar". Estudios anteriores han sido sensibles solo a los cuásares muy raros y más luminosos y, por lo tanto, a los agujeros negros más masivos.la población de cuásares más débiles, alimentados por agujeros negros con masas comparables a la mayoría de los agujeros negros vistos en el universo actual.
El equipo de investigación utilizó datos tomados con un instrumento de vanguardia, "Hyper Suprime-Cam" HSC, montado en el Telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, que se encuentra en la cima de Maunakea en Hawai. HSCtiene un campo de visión gigantesco, 1.77 grados de ancho, o siete veces el área de la luna llena, montado en uno de los telescopios más grandes del mundo. El equipo HSC está examinando el cielo en el transcurso de 300 noches detiempo del telescopio, repartido en cinco años.
El equipo seleccionó candidatos de cuásar distantes de los datos sensibles de la encuesta HSC. Luego llevaron a cabo una intensa campaña de observación para obtener espectros de esos candidatos, utilizando tres telescopios: el Telescopio Subaru; el Gran Telescopio Canarias en la isla de La Palma en elCanarias, España, y el Telescopio Gemini Sur en Chile. La encuesta ha revelado 83 cuásares muy distantes previamente desconocidos. Junto con 17 cuásares ya conocidos en la región de la encuesta, los investigadores encontraron que hay aproximadamente un agujero negro supermasivo por giga-luz cúbica-año- en otras palabras, si fragmentas el universo en cubos imaginarios que están a mil millones de años luz de lado, cada uno tendría un agujero negro supermasivo.
La muestra de cuásares en este estudio está a unos 13 mil millones de años luz de distancia de la Tierra; en otras palabras, los estamos viendo como existieron hace 13 mil millones de años. A medida que el Big Bang tuvo lugar hace 13.8 mil millones de años, estamosefectivamente mirando hacia atrás en el tiempo, viendo estos cuásares y agujeros negros supermasivos ya que aparecieron solo unos 800 millones de años después de la creación del universo conocido.
Es ampliamente aceptado que el hidrógeno en el universo una vez fue neutral, pero fue "reionizado" - dividido en sus protones y electrones componentes - alrededor del tiempo en que nació la primera generación de estrellas, galaxias y agujeros negros supermasivos,en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang. Este es un hito en la historia cósmica, pero los astrónomos aún no saben qué proporcionó la increíble cantidad de energía necesaria para causar la reionización. Una hipótesis convincente sugiere que hubo muchos más cuásaresen el universo temprano de lo detectado anteriormente, y es su radiación integrada la que reionizó el universo.
"Sin embargo, la cantidad de cuásares que observamos muestra que este no es el caso", explicó Robert Lupton, un alumno de 1985 de Princeton Ph.D. que es un investigador científico principal en ciencias astrofísicas ". La cantidad de cuásares vistos es significativamentemenos de lo necesario para explicar la reionización ". Por lo tanto, la reionización fue causada por otra fuente de energía, muy probablemente numerosas galaxias que comenzaron a formarse en el universo joven.
El presente estudio fue posible gracias a la capacidad de estudio líder mundial de Subaru y HSC. "Los cuásares que descubrimos serán un tema interesante para futuras observaciones de seguimiento con las instalaciones actuales y futuras", dijo Yoshiki Matsuoka, ex Princetoninvestigador postdoctoral ahora en la Universidad Ehime en Japón, quien dirigió el estudio. "También aprenderemos sobre la formación y evolución temprana de los agujeros negros supermasivos, comparando la densidad numérica medida y la distribución de luminosidad con predicciones de modelos teóricos".
Basado en los resultados alcanzados hasta ahora, el equipo espera encontrar agujeros negros aún más distantes y descubrir cuándo apareció el primer agujero negro supermasivo en el universo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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