AGUJERO NEGRO MONSTRUOSO AL BORDE DEL AMANECER CÓSMICO

AGUJERO NEGRO MONSTRUOSO AL BORDE DEL AMANECER CÓSMICO

Los agujeros negros supermasivos acechan en el centro de muchas galaxias. Mientras que algunos agujeros negros supermasivos- como el que está en el centro de nuestra propia galaxia- viven vidas tranquilas, ocasionalmente comiendo una o dos estrellas, otros se alimentan vorazmente, consumen gas y estrellas y crecen rápidamente en masa.

Un cuásar que rompe récords

Para comprender cuándo aparecieron por primera vez los agujeros negros supermasivos, los astrónomos mapean los cielos para encontrar agujeros negros que se alimentan activamente (conocidos como "cuásares") en el pasado distante del Universo. El último descubrimiento, realizado por un equipo dirigido por Eduardo Bañados (Observatorios Carnegie) y publicado hoy en la revista Nature, rompe récords: J1342 + 0928, el cuásar más distante conocido.

El nuevo cuásar fue detectado con un desplazamiento al rojo de 7.54, cuando el Universo tenía solo 690 millones de años, o el 5% de su edad actual. El Universo estaba cambiando rápidamente en ese momento. Las primeras galaxias estaban apareciendo, y su radiación energética había comenzado a ionizar el gas intergaláctico circundante, iluminando y transformando para siempre el Universo de neutro a ionizado. El descubrimiento de que el nuevo cuásar reside en un universo primordialmente neutro lo ubica sólidamente en esta era, al borde del amanecer cósmico.

Un agujero negro monstruoso

A pesar de su corta edad, el cuásar alberga un enorme agujero negro, 800 millones de veces la masa del Sol.

Para el coautor Xiaohui Fan (Universidad de Arizona), es sorprendente descubrir un agujero negro tan masivo y tan temprano en la historia cósmica. "El nuevo cuásar es en sí mismo una de las primeras galaxias y, sin embargo, ya alberga un enorme agujero negro tan masivo como otros en el Universo actual", señaló. El descubrimiento desafía nuestra comprensión del crecimiento temprano de los agujeros negros super masivos y sus galaxias anfitrionas.

Los datos de Cerro Tololo y Gemini fueron críticos para el descubrimiento

Cuásares como éste son raros. El estudio que reveló la existencia de J1342 + 0928 buscó en una décima parte de todo el cielo, localizando sólo un cuásar en la época primigenia del Universo. Para diferenciar estas fuentes raras de las millones de fuentes en el cielo, el equipo de investigación empleó una técnica de selección inteligente. Utilizaron datos de archivo para buscar fuentes que son brillantes en el infrarrojo (más allá de 1 micra) pero no detectadas en la banda z (apenas cerca de 1 micrón).

Por lo tanto, los datos profundos de la banda z que cubren una gran franja de cielo fueron fundamentales para el estudio. Afortunadamente, tal conjunto de datos ahora está disponible a partir de DECam Legacy Survey (DECaLS) que se está llevando a cabo con la Cámara de Energía Oscura en el telescopio Víctor Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, Chile. El equipo de investigación también usó conjuntos de datos infrarrojos de rastreos de áreas amplias, como el Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) y del telescopio infrarrojo United Kingdom Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS). Los espectros tomados con el espectrógrafo de infrarrojo cercano en el Telescopio Gemini Norte se usaron para medir la masa del agujero negro.

"Paradójicamente, la no detección de esta fuente en los datos DECaLS es lo que lo hace tan interesante y lo identifica como un objeto muy distante", explicó David Schlegel (Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley), uno de los codirectores de la DECaLS .

Al comentar sobre el uso de los datos de archivo DECaLS del equipo de investigación, Arjun Dey (Observatorio Nacional de Óptica y Astronomía , NOAO), el otro co-director del rastreo DECaLS, remarcó lo siguiente: "DECaLS fue diseñado desde cero como un proyecto público, por lo que es maravilloso ver datos que permiten descubrimientos emocionantes que están empujando los límites del Universo conocido ".

"Un descubrimiento significativo como éste, es el resultado esperado de la inversión hecha en Astronomía por parte de la  Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos en: instalaciones, grandes búsquedas y extraordinarios equipos de investigadores con seguimiento específico", dijo Richard Green, Director de la División de Ciencias Astronómicas de la NSF. El Observatorio Interamericano de Cerro Tololo es parte del Observatorio Nacional de Óptica y Astronomía (NOAO). Tanto NOAO como Gemini son financiados por la National Science Foundation (NSF) y son parte de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA).

¿De un joven precoz a una mediana edad estable?

El co-autor Xiaohui Fan, especula que el nuevo cuásar, es "probablemente sólo un florecimiento temprano”. Si es que está ubicado en una parte más densa que la media del Universo, podría tener un comienzo más temprano en la vida y crecer más rápido ". Fan sospecha que a pesar de su juventud precoz, J1342 + 0928 eventualmente seguirá creciendo a un ritmo más mesurado, convirtiéndose en un agujero negro supermasivo típico del centro de una gran galaxia elíptica.

¿Qué sigue?

El resultado informado es parte de una búsqueda a más largo plazo de los primeros cuásares. El equipo de investigación está adoptando una estrategia similar en su exploración de un área de cielo más grande para rastrear y estudiar los primeros cuásares. ¿Cuánto tiempo J1342 + 0928 seguirá siendo el poseedor del récord? ¡Sólo el tiempo dirá!
 

Referencia:
"Un agujero negro de 800 millones de masa solar en un universo significativamente neutral en el corrimiento al rojo 7.5", Bañados et al. 2017, Naturaleza [http://dx.doi.org/10.1038/nature25180].

Imágenes:

    
Conceptos del artista del agujero negro supermasivo más distante. [1] Creciendo rápidamente en masa mientras es alimentado por un disco giratorio de gas caliente y polvo, [2] el agujero negro reside en un universo mayormente neutro, 690 millones de años después del Big Bang, en un momento en que las primeras galaxias estaban apareciendo.

 
[3] El nuevo agujero negro supermasivo J1342 + 0928 (estrella amarilla), que reside en un universo mayoritariamente neutro al borde del amanecer cósmico, es más distante que cualquier otro encontrado hasta la fecha (puntos amarillos).

[4] La no detección de J1342 + 0928 en la imagen DECaLS z-band (arriba a la izquierda), a pesar de su brillo más allá de 1 micra en la imagen Magellan (arriba a la derecha), lo identifica como un objeto distante interesante. Del espectro del objeto (tomado con Gemini, Magellan y LBT), que lo identificó como el cuásar más distante conocido, el equipo de investigación también midió la masa de su agujero negro supermasivo.

El Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO) es parte del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO), que es operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo cooperativo con la National Science Foundation.

El Observatorio Gemini es operado por AURA, en virtud de un acuerdo de cooperación con la NSF en nombre de la asociación Gemini: la National Science Foundation (Estados Unidos), el National Research Council (Canadá), CONICYT (Chile), Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (Argentina), y Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil).

Imágenes y Texto en : https://www.noao.edu/news/2017/pr1707.php

Contactos Científicos:

Dr. Xiaohui Fan
Steward Observatory, University of Arizona
Tel: +1 520-360-0956
Email: fan@as.arizona.edu

Dr. Eduardo Bañados
Observatories of the Carnegie Institution for Science
Tel: +1 626-3040-236
E-mail: ebanados@carnegiescience.edu

Dr. Arjun Dey
National Optical Astronomy Observatory
Tel: +1 520-318-8429
E-mail: dey@noao.edu
 

Contactos de Prensa en Chile:

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Observatorio de AURA en Chile
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Gemini Observatory
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