30 de octubre de 2014

Cuásares tranquilos en el universo temprano


Hace mucho, mucho tiempo, cuando el universo todavía estaba en pañales, eran frecuentes los eventos de fusiones galácticas: dos o más galaxias cruzaban sus caminos desgarrando sus estructuras morfológicas dando paso a una maraña que nada tenía que ver con su aspecto inicial.
Producto de estas fusiones fueron gigantescos agujeros negros, del orden de miles de millones de veces la masa de nuestro sol. Debido a la atracción gravitatoria que generaban absorbían los gases de su entorno y como consecuencia, emitían energía. Cuando esto sucede, tenemos un cuásar.
Debido a que estos cuásares surgieron al principio de los tiempos, están tremendamente alejados de nosotros. Y se ha encontrado también, que estos monstruos tienen un pariente local mucho menos energético. Y esto desconcierta porque plantea varias cuestiones: ¿existen también a grandes distancias cuásares "tranquilos"? ¿son los segundos versiones ya apagadas de los primeros o se trata de objetos diferentes?

Imagen 1: Concepción artística de la región central de un cuásar. Créditos: JPL/NASA.
Viajando al pasado
Resulta que al observar estos cuásares alejados miles de millones de años luz, estamos viendo el aspecto del universo hace miles de millones de años.
"Los astrónomos siempre hemos querido comparar pasado y presente, pero esto ha resultado casi imposible porque a grandes distancias solo podemos ver los objetos más brillantes", explica Jack W. Sulentic, científico del IAA-CSIC (Instituto de Astrofísica de Andalucía) que encabeza la investigación. "Hasta ahora hemos comparado cuásares lejanos muy luminosos con los cercanos y débiles, lo que equivale a comparar las bombillas de casa con los focos de un estadio", añade.
¿Evolución o falta de potencia?
Los cuásares se comportan de un modo ciertamente caprichoso: según nos alejamos, los menos luminosos de nuestro entorno dejan paso a objetos cada vez más brillantes. ¿Esto se debe a un proceso evolutivo indicando que los cuásares se apagan con el tiempo? ¿O sencillamente se debe a falta de tecnología observacional?
Si la segunda pregunta es la que da la respuesta correcta todo hace indicar que los cuásares monstruosos, muchos ya extintos, conviven con una población tranquila que evoluciona a un ritmo mucho más pausado pero que todavía no hemos sido capaces de investigar.
Imagen 2: Cuásares fotografiados por el Telescopio Espacial Hubble. Créditos: J. Bahcall/M. Disney/NASA/IAS/University of Princeton/University of Wales.
Grandes problemas, grandes soluciones
Para resolver esta duda, el planteamiento es sencillo: buscar a grandes distancias cuásares de baja luminosidad y compararlos con los cuásares cercanos de la misma luminosidad.
A pesar de la sencillez del planteamiento, hasta ahora resultaba complicado llevarlo a cabo porque exige observar objetos unas cien veces más débiles que los que estamos acostumbrados a estudiar a esas distancias. Pero tenemos la herramienta para comenzar a investigar: el Gran Telescopio de Canarias.
Gracias a la resolución de este potente telescopio, Sulentic y su equipo han obtenido por primera vez datos espectroscópicos de cuásares distantes poco luminosos con la calidad necesaria para poder determinar sus parámetros esenciales, como su composición química, la masa del agujero negro central o el ritmo al que este va absorbiendo materia.
"Hemos podido confirmar que, en efecto, además de los cuásares muy energéticos y de evolución rápida, existe una población de desarrollo lento. Tanto, que no parece existir una fuerte evolución entre los cuásares de este tipo que vemos en nuestro entorno y aquellos que comenzaron a brillar hace más de diez mil millones de años", afirma Ascensión del Olmo, investigadora del IAA-CSIC que participa en el estudio.
Una importante diferencia
Una vez analizados los datos de estos cuásares tranquilos, el equipo de investigadores ha encontrado una diferencia relevante: "Los cuásares locales muestran una mayor proporción de elementos pesados, como aluminio, hierro o magnesio, que sus análogos distantes, lo que evidencia un enriquecimiento producido por el nacimiento y muerte de las sucesivas generaciones de estrellas", destaca Sulentic, lo que indica que los cuásares cercanos incorporan los elementos pesados generados en otras estrellas, mientras que los lejanos están compuestos por los elementos primordiales del universo.
La investigación ha sido publicada en un artículo científico en la revista Astronomy & Astrophysics bajo el título "GTC Spectra of z ≈ 2.3 Quasars: Comparison with Local Luminosity Analogues", por J.W. Sulentic et al.
El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por J. W. Sulentic (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España); P. Marziani (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italia); A. del Olmo (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España); D. Dultzin (Instituto de Astronomía-UNAM, México); J. Perea (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España) y C.A. Negrete (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, México).
Nota de prensa: 
Artículo científico:
Referencias:
- IAA-CSIC (Insituto de Astrofísica de Andalucía)
- GTC (Gran Telescopio de Canarias)
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