Los astrónomos han descubierto la fuente única de emisiones de radio más lejana y antigua del universo conocido. Esa fuente es uno de los aceleradores de partículas más poderosos del universo: un cuásar a 13 mil millones de años luz de la Tierra que arroja chorros de partículas a casi la velocidad de la luz.
Los cuásares son algunos de los objetos más antiguos, distantes, masivos y brillantes del universo. Forman los núcleos de las galaxias donde un agujero negro supermasivo que gira rápidamente se hunde en toda la materia que no puede escapar de su agarre gravitacional. Mientras el agujero negro devora esta materia, también emite una enorme cantidad de radiación que colectivamente puede ser más de un billón de veces más luminosa que las estrellas más brillantes, convirtiendo a los cuásares en los objetos más brillantes del universo observable.
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«dado que estos objetos son tan luminosos, se pueden observar muy lejos», dijo Chiara Mazzucchelli, quien dirigió el descubrimiento junto con Eduardo Bañados, a Live Science. «Cuando galaxias como la Vía Láctea son demasiado débiles para ser detectadas y estudiadas a estas distancias, podemos usar estos cuásares muy luminosos para estudiar cuando el universo era muy joven. Estamos hablando de una época en la que se formaron las primeras estrellas y galaxias.»
Este cuásar en particular, llamado P172 + 18, es una reliquia de alrededor de 780 millones de años después del Big Bang y revela pistas sobre una de las edades más tempranas del universo: la época de la reionización. Al comienzo de este período, el universo estaba oscurecido por una nube casi uniforme de gas hidrógeno. Los científicos se refieren a este tiempo como la edad oscura del universo, porque la mayor parte de la luz emitida fue absorbida rápidamente por el gas cargado neutralmente. Finalmente, la gravedad colapsó el gas primordial en las primeras estrellas y cuásares, que comenzaron a calentar e ionizar los gases circundantes, permitiendo el paso de la luz.
Mazzucchelli, astrónomo del Observatorio Europeo Austral en Chile, y Bañados, astrónomo del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, avistaron por primera vez el cuásar mientras usaban los Telescopios de Magallanes del Observatorio Las Campanas en Chile. Observaron la señal de radio que dejaban los potentes chorros de partículas que estallaban desde arriba y por debajo del agujero negro. Las partículas de superspeed emiten una tremenda cantidad de ondas de radio. Los científicos llaman a estos cuásares «ruidosos por radio» y creen que sus chorros de partículas aceleradas, que solo se ven en aproximadamente el 10% de los cuásares, juegan un papel fundamental en la evolución de las galaxias tempranas.
Otras observaciones de telescopios, incluido el Observatorio Keck en Hawái y el Very Large Telescope en Chile, mostraron que el P172+18 es casi 300 millones de veces más masivo que el sol y se encuentra entre los cuásares de más rápido crecimiento jamás descubiertos. El problema es que los científicos no saben cómo un agujero negro se hizo tan masivo tan temprano en el universo. Los aviones de radio podrían ser una explicación.
«Los estudios teóricos dicen que la presencia de chorros de radio puede aumentar la velocidad a la que el agujero negro come materia, lo que significa que pueden permitir que un agujero negro crezca mucho más rápido y podría explicar por qué son tan masivos tan temprano», dijo Mazzucchelli. «Al mismo tiempo, los chorros de radio también pueden impactar la galaxia que rodea al cuásar al influir en cómo se forman las estrellas.»
Sin embargo, el frenesí de alimentación del agujero negro puede no haber durado mucho. Cuando los astrónomos compararon sus observaciones más recientes con un estudio del cielo realizado más de dos décadas antes, descubrieron que el cuásar había perdido la mitad de su brillo, lo que indicaba que el cuásar posiblemente estaba alcanzando las últimas etapas de su vida.
Balizas en la oscuridad
Mazzucchelli describió los cuásares como linternas distantes que iluminan un tiempo y un espacio específicos en la historia del universo. Cada nuevo cuásar descubierto revela otro parche en la línea de tiempo entre el Big Bang y el universo que vemos hoy en día. Tiene la esperanza de que el equipo de investigación encuentre muchos más cuásares cercanos en el futuro.
De hecho, no mucho después de su descubrimiento de P172 + 18, los astrónomos encontraron un segundo faro de ondas de radio cerca. Si más observaciones confirman que esta fuente de radio compañera se encuentra a la misma distancia que el cuásar, podría ser el par de galaxias activas más distante jamás descubierto. Los investigadores esperan que telescopios como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA puedan determinar la distancia exacta de la fuente de radio.
Los hallazgos de los investigadores se publicarán en un próximo número de la revista Astrophysical Journal.
Publicado originalmente en Live Science.