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Un equipo de astrónomos australianos descubrió el objeto más luminoso del universo conocido hasta ahora. Se trata del cuásar J0529-4351. Su brillo récord supera en más de 500 billones de veces al del Sol.
El agujero negro que alimenta al cuásar tiene unos 17 000 millones de masas solares y está en constante crecimiento.
Impresión artística del cuásar J059-4351. Créditos: ESA.
El estudio que revela el hallazgo The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole fue publicado el 21 de diciembre de 2023 en la revista Nature.
La investigación se llevó a cabo utilizando el telescopio Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO, según siglas en inglés) que forma parte del Observatorio Paranal situado en una montaña de 2 635 metros localizada en el cerro Paranal del desierto de Atacama de Chile.
Región del cielo en la que se encuentra el cuásar J0529-4351 que ha batido un récord. Utilizando el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO, según siglas en inglés) situado en Chile, se ha descubierto que este cuásar es el objeto más luminoso conocido hasta la fecha en el universo. La imagen fue creada a partir de otras que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2, mientras que el recuadro muestra la ubicación del cuásar en una imagen que forma parte del sondeo Dark Energy Survey. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey.
El cuásar J0529-4351 está tan lejos de la Tierra que su luz tardó más de 12 000 millones de años en llegar hasta nosotros. Sus observaciones fueron realizadas en longitudes de onda de infrarrojo. Este filtro permite ver a través del polvo del medio interestelar.
Su extraordinario brillo proviene de la interacción de un disco de acreción caliente que orbita alrededor del agujero negro supermasivo y que mide unos siete años luz de diámetro, lo que lo convierte en el más grande que se ha detectado en el universo conocido. El disco tiene un tamaño equivalente a 15 000 veces la distancia que existe entre Neptuno y el Sol.
¿Qué son los cuásares?
Los cuásares son los centros ardientes de galaxias muy luminosas conformadas por un agujero negro supermasivo que acreta gran cantidad del material que lo rodea.
Estos procesos complejos liberan enormes cantidades de energía en una amplio rango de longitudes de onda y convierten a los cuásares en objetos extremadamente brillantes.
Pero, ¿qué son los agujeros negros?
Los agujeros negros son uno de los más grandes enigmas de la ciencia.
La idea de su existencia comenzó en 1783, con ideas del filósofo y clérigo inglés de la Ilustración, el físico John Michell (1724-1793).
Michell hizo aportes en geofísica, geología, óptica, física experimental y astronomía, y fue el primer científico en proponer la existencia de los agujeros negros. Como un adelantado propuso la posibilidad de la existencia de “estrellas oscuras”.
Sin embargo, fue Einstein (1879-1955) quien proporcionó una descripción matemática de cómo la materia y la energía deforman la estructura del espacio-tiempo, lo que llevó a la idea moderna de los agujeros negros.
Una manera de visualizar esta deformación, es comparar el comportamiento de una superficie que deforma su estructura cuando se le coloca una gran masa sobre ella(ver figura). La superficie adquiere una forma de «embudo» donde gran parte del material que se encuentre en la vecindad terminará cayendo hacia el centro de la deformación. Aunque no lo podemos visualizar, lo mismo ocurrirá con la geometría del espacio tiempo en presencia de una gran cantidad de masa cuando es confinada en un espacio infinitamente pequeño y como refieren los científicos, ocurrirá una singularidad.
Diagrama esquemático de la distorsión del espacio-tiempo por la presencia
de un agujero negro.
En los alrededores del borde de este “embudo”, mientras el material se mueve, forma un disco de acreción donde se produce un proceso lo suficientemente energético que emite grandes cantidades de radiación. Esa radiación tiene tanta potencia que puede viajar miles de millones de kilómetros en el espacio y puede tardar más de 8 mil millones de años en llegar a los observatorios astronómicos terrestres.
En general, cuanto más rápido crecen los agujeros negros por la caída de material, más energía irradian y por ende, más brillantes son las galaxias.
Imagen del agujero negro supermasivo Sagitario A* de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Créditos: Event Horizon Telescope (EHT).
¿Información sobre el universo primitivo?
El estudio de los cuásares proporciona una ventana directa al universo primitivo.
De hecho, ayuda a comprender mucho mejor las condiciones y los procesos que existían en las primeras etapas del cosmos.
Cuando el universo era joven, unos cientos de miles de años después del Big Bang, contenía mayormente hidrógeno neutro que se ionizó a causa de una gran radiación (cuyo origen se desconoce). A este periodo se lo denominó era de reionización. En torno a esta era, los cuásares jugaron un papel crucial.
Los cuásares, objetos extremadamente luminosos y distantes, parecen haberse formado en estas primeras etapas del universo.
Representación de la evolución del universo. Créditos: NASA / WMAP Science Team.
Posteriormente, el universo se enfrió lo suficiente como para que empezaran a formarse otras estructuras cósmicas, como las primeras estrellas y las galaxias.
Incluso se especula con modelos teóricos, que estos grandes y masivos agujeros negros provenían del principio del universo. Cuando ya se habían formado las primeras estructuras, apenas 400 000 años después del Big Bang, estos agujeros tenían “combustible” para alimentarse y emitir energía debido a la presencia de gas y de estrellas a su alrededor.
Fuente
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The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole, https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2402/eso2402a.pdf
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Brightest and fastest-growing: astronomers identify record-breaking quasar, https://www.eso.org/public/news/eso2402/
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Hubble sees the brightest quasar in the early Universe https://esahubble.org/news/heic1902/
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Timeline of the universe, https://map.gsfc.nasa.gov/media/060915/index.html
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The reionization of the universe by the first stars and quasars, https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0010467.pdf
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Astronomers unveil strong magnetic fields spiraling at the edge of Milky Way’s central black hole, https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-unveil-strong-magnetic-fields-spiraling-edge-milky-way%E2%80%99s-central-black-hole
