19 de noviembre de 2014

Así dan vueltas los cuásares

Hoy toca volver a hablar de los cuásares. No es la primera vez que os hablo de estos inmensos agujeros negros que reinan en el interior de galaxias. Paradójicamente el hecho de que sean negros no les impide brillar. De hecho con su brillo eclipsan a todas las estrellas situadas a cientos de miles de años luz a su alrededor. Esto es debido a cómo interactúan con el material que los rodea porque, no son ellos los que brillan, sino el material circundante próximo al disco de acreción cuando se ve sometido a las fuerzas de estos monstruos. Hoy no hablaré de la tranquilidad que presentaban algunos cuásares cuando el universo estaba en pañales, sino más bien de cómo giran estas bestias cósmicas.

Para comenzar, recordemos que la materia que los rodea se encuentra a una temperatura extremadamente alta. Y es tal el giro que experimentan estos materiales que de vez en cuando se desestabilizan y parte son emitidos en forma de largos chorros o "jets" a lo largo del eje de rotación del cuásar. Y es este giro lo que nos interesa.

Gira y gira

La cuestión es: ¿la dirección del eje de giro es aleatoria o sigue algún patrón? Para dar respuesta a la pregunta, un equipo liderado por Damien Hutsemékers de l'Université de Liège (Bélgica) utilizó el instrumento FORS (Focal Reducer and low dispersion Spectrograph) instalado en el VLT (Very Large Telescope) para estudiar 93 cuásares dispuestos a lo largo de miles de millones de años luz cuando el universo tenía unos 4.500 millones de años, esto es, un tercio de la edad actual.

"Algunos de los ejes de rotación de los cuásares se alinean unos con respecto a otros, a pesar de que estos cuásares están separados por miles de millones de años luz", explica Hutsemékers. Pero el equipo de científicos fue más allá para ver si los ejes de rotación de los cuásares estaban vinculados no sólo entre ellos, sino con la estructura a gran escala del universo en aquel momento. Y el equipo llegó a la conclusión de que los ejes de rotación tienden a ser paralelos a las estructuras a gran escala en las que se encuentran.

Imagen 1: Impresión artística de los cuásares alineados con respecto a las estructuras que los albergan. Créditos: ESO/M. Kornmesser.

"Una correlación entre la orientación de los cuásares y la estructura a la que pertenecen es una importante predicción de modelos numéricos de evolución de nuestro universo. Nuestros datos proporcionan la confirmación de la primera observación de este efecto, a escala mucho mayor que lo que había sido observado hasta la fecha", explica Dominique Sluse del Argelander-Institut für Astronomie (Alemania).

Polarizando la luz

Pero todo esto tiene su punto de complicación porque el equipo no podía ver directamente ni los ejes de rotación ni los chorros de los cuásares. Entonces, ¿cómo lo hicieron? Tan sencillo y tan complejo como medir la polarización de la luz de cada cuásar, esto es, midiendo la dirección en la que oscilan las ondas electromagnéticas que emite el cuásar. Con esta técnica vieron que en 19 de los cuásares se daba esta polarización cuya dirección de oscilación podía utilizarse para deducir el ángulo del disco de acreción del agujero negro y, por lo tanto, la dirección del eje del giro del cuásar.

Imagen 2: Simulación muy detallada de la estructura a gran escala del universo. La distribución de materia oscura se muestra en azul y la distribución de gas en naranja. Está referida al estado actual del universo y se centra en un cúmulo de galaxias masivas simulando una región de 300 millones de años luz de diámetro. Créditos: Illustris Collaboration.

Estos resultados resuelven un aspecto referido a la orientación de eje de rotación de los cuásares, pero abre otras, tal y como afirma Sluse: "Las alineaciones en los nuevos datos pueden ser un indicio de que hay un ingrediente que falta en nuestros modelos actuales del cosmos".
Este trabajo de investigación ha sido presentado en el artículo titulado "Alignment of quasar polarizations with large-scale structures", por D. Hutsemékers et al. que aparece en la revista Astronomy & Astrophysics del 19 de noviembre de 2014.

El equipo de investigación está compuesto por D. Hutsemékers (Institut d’Astrophysique et de Géophysique/Université de Liège, Bélgica), L. Braibant (Institut d’Astrophysique et de Géophysique/Université de Liège, Bélgica), V. Pelgrims (Institut d’Astrophysique et de Géophysique/Université de Liège, Bélgica) y D. Sluse (Argelander-Institut für Astronomie, Alemania; Université de Liège, Bélgica).
Nota de prensa:

Artículo científico:

Referencias:

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