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Hubble encuentra doble cuásar en el Universo distante

Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA muestra un par de cuásares (conocidos como J0749 + 2255) que existieron cuando el Universo tenía solo 3 mil millones de años. Están incrustados dentro de un par de galaxias en colisión. Los cuásares están separados por menos del tamaño de una sola galaxia. Los cuásares son alimentados por voraces agujeros negros supermasivos que expulsan feroces fuentes de energía a medida que se hinchan de gas, polvo y cualquier otra cosa dentro de su alcance gravitacional. Los agujeros negros eventualmente se fusionarán.

Este descubrimiento requirió la potencia combinada del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y los Observatorios WM Keck en Hawai. Las observaciones de múltiples longitudes de onda del Observatorio Internacional Gemini en Hawai, el Karl G. Jansky Very Large Array de NSF en Nuevo México y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA también contribuyeron a comprender el dúo dinámico. Y, el observatorio espacial Gaia de la ESA ayudó a identificar este doble cuásar en primer lugar.

Hubble muestra, inequívocamente, que este es de hecho un par genuino de agujeros negros supermasivos, en lugar de dos imágenes del mismo cuásar creadas por una lente gravitacional en primer plano. Y, Hubble muestra una característica de marea de la fusión de dos galaxias, donde la gravedad distorsiona la forma de las galaxias formando dos colas de estrellas.

Sin embargo, la resolución nítida del Hubble por sí sola no es lo suficientemente buena como para buscar estas balizas de luz dual. Los investigadores reclutaron a Gaia, que se lanzó en 2013, para identificar posibles candidatos de doble cuásar. Gaia mide las posiciones, distancias y movimientos de los objetos celestes cercanos con mucha precisión. Pero en una técnica novedosa, se puede usar para explorar el universo distante. La enorme base de datos de Gaia se puede utilizar para buscar cuásares que imiten el movimiento aparente de las estrellas cercanas.

Los cuásares aparecen como objetos individuales en los datos de Gaia porque están muy juntos. Sin embargo, Gaia puede recoger un “movimiento” sutil e inesperado que imita un cambio aparente en la posición de algunos de los cuásares que observa. En realidad, los cuásares no se mueven a través del espacio de ninguna manera medible. En cambio, su sacudida podría ser evidencia de fluctuaciones aleatorias de luz, ya que cada miembro del par de cuásares varía en brillo en escalas de tiempo de días a meses, dependiendo del horario de alimentación de su agujero negro. Este brillo alterno entre el par de cuásares es similar a ver una señal de cruce de ferrocarril desde la distancia. A medida que las luces a ambos lados de la señal estacionaria parpadean alternativamente, el letrero da la ilusión de “agitación”.

Debido a que el Hubble mira hacia el pasado distante, este doble cuásar ya no existe. Durante los 10 mil millones de años transcurridos, sus galaxias anfitrionas probablemente se han asentado en una galaxia elíptica gigante, como las que se ven en el universo local de hoy. Y, los cuásares se han fusionado para convertirse en un gigantesco agujero negro supermasivo en su centro. La galaxia elíptica gigante cercana, M87, tiene un monstruoso agujero negro que pesa 6.5 millones de veces la masa de nuestro Sol. Tal vez este agujero negro creció a partir de una o más fusiones de galaxias en los últimos miles de millones de años.

Referencia: [Descripción de la imagen: Se muestra una imagen en primer plano de un sistema de cuásar dual. Aparecen como dos grandes círculos blancos borrosos en el centro de la imagen.] Crédito: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC)

A close quasar pair in a disk–disk galaxy merger at z = 2.17 Nature volume 616, pages45–49 (2023)

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