Tempestad Cósmica

Astrónomos detectan el flujo de energía más poderoso proveniente de un cuásar distante

14 Abril 2020

Utilizando el telescopio Gemini Norte en Maunakea, Hawai, investigadores descubrieron el viento cósmico más energético que jamás se haya medido en algún quásar. Este flujo de salida viaja a casi el 13% de la velocidad de la luz, y tiene suficiente energía para influir dramáticamente en la formación de estrellas en toda una galaxia. La tempestad extragaláctica permaneció oculta durante 15 años antes de ser revelada por un innovador modelado por computadora y nuevos datos del Observatorio internacional Gemini que opera telescopios en Chile y Hawai, y es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA).

Un equipo de astrónomos dio a conocer el viento más poderoso de un cuásar utilizando observaciones del Observatorio internacional Gemini, un programa de NOIRLab de NSF. Este poderoso flujo de salida se está moviendo hacia su galaxia anfitriona a casi el 13% de la velocidad de la luz, y proviene de un cuásar conocido como SDSS J135246.37+423923.5, ubicado a unos 60 mil millones de años luz de la Tierra.

"Si bien los vientos de alta velocidad se han observado previamente en los cuásares, estos han sido ligeros y tenues, con una cantidad relativamente pequeña de masa", explicó Sarah Gallagher, astrónoma de la Universidad de Western (Canadá) y la encargada de dirigir las observaciones de Gemini. “El flujo de salida de este cuásar se extiende a lo largo de una enorme cantidad de masa a velocidades increíbles. Este viento es increíblemente poderoso y no sabemos cómo el cuásar puede lanzar algo tan considerable", agregó la investigadora.[1]

Además de medir el flujo de salida de SDSS J135246.37+423923.5, el equipo también pudo inferir la masa del agujero negro supermasivo que alimenta el cuásar. Este monstruoso objeto es 8,6 mil millones de veces más grande que el Sol. Tiene aproximadamente 2 mil veces la masa del agujero negro que hay en el centro de nuestra Vía Láctea, y es un 50% más masivo que el conocido agujero negro en la galaxia Messier 87, cuya imagen, publicada hace un año, fue la primera de la historia en revelar la sombra de este tipo de objetos.

De acuerdo a los resultados de la investigación que fue publicada en The Astrophysical Journal , el cuásar estudiado tiene el récord del viento cósmico de cuásar más energético que los reportados recientemente en un estudio de 13 cuásares [2].

A pesar de su flujo masivo y enérgico, el descubrimiento de esta gigantesca central eléctrica permaneció dormida en un registro de quásares durante 15 años antes que la combinación de datos de Gemini y el innovador método de modelado por computadora del equipo, permitiera su estudio en detalle.

"La verdad es que nos sorprendió. Este no es un nuevo cuásar, pero nadie sabía lo increíble que era hasta que el equipo obtuvo los espectros de Gemini", explicó Karen Leighly, astrónoma de la Universidad de Oklahoma y una de los líderes científicos de este investigación. "Estos objetos eran demasiado difíciles de estudiar antes de que nuestro equipo desarrollara la metodología y obtuviera los datos que necesitábamos. Ahora parece que podrían ser el tipo de quásares ventosos más interesantes para estudiar", concluyó Leighly.

Los cuásares -también conocidos como objetos cuasi estelares-, son un tipo de objeto astrofísico extraordinariamente luminoso que reside en los centros de galaxias masivas [3]. Se trata de un agujero negro supermasivo rodeado por un brillante disco de gas que puede eclipsar a todas las estrellas en su galaxia anfitriona. Además, los cuásares también pueden impulsar vientos cósmicos lo suficientemente potentes como para influir en galaxias enteras [4].

"Algunos vientos impulsados ​​por un cuásar tienen suficiente energía para barrer el material que una galaxia necesita para formar estrellas y así apagar la formación de estrellas", explica Hyunseop (Joseph) Choi, un estudiante graduado de la Universidad de Oklahoma y el primer autor del artículo científico sobre este descubrimiento. "Estudiamos un cuásar particularmente ventoso, SDSS J135246.37 + 423923.5, cuyo flujo de salida es tan grueso que es difícil detectar la firma del cuásar en las longitudes de onda visibles".

A pesar de la obstrucción visual producida por los poderosos vientos del cuásar, el equipo pudo obtener una visión clara de él utilizando el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Gemini (GNIRS, por sus siglas en inglés) en Gemini Norte, con lo que lograron observar el objeto en longitudes de onda infrarrojas. Luego, utilizando una combinación de espectros de alta calidad de Gemini y un enfoque pionero de modelado por computadora, los astrónomos descubrieron la naturaleza del flujo de salida del objeto, lo que demostró ser notablemente más potente que cualquier flujo de cuásar medido antes.

El descubrimiento del equipo plantea preguntas importantes, y también sugiere la posibilidad de otros cuásares similares esperando ser descubiertos.

“No sabemos cuántos objetos similares hay en nuestros catálogos que aún desconocemos. Dado que el software automatizado generalmente identifica los cuásares por líneas de emisión fuertes o color azul —dos propiedades de las que carece nuestro objeto—, podrían existir más cuásares similares con salidas tremendamente poderosas, pero ocultos en nuestros registros”, precisó Choi.

“Este extraordinario descubrimiento fue posible gracias a los recursos proporcionados por el Observatorio internacional Gemini, y abre nuevas oportunidades para explorar el Universo en los próximos años", precisó Martin Still, director del programa de astronomía de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, que financia el Observatorio Gemini como parte de una colaboración internacional. “El Observatorio Gemini continúa avanzando en nuestro conocimiento del Universo al dar acceso de vanguardia a la instrumentación y las instalaciones del telescopio a la comunidad científica internacional”, concluyó.

Notas

[1]La colosal energía transportada por el flujo de salida del cuásar es un producto tanto de la velocidad del viento como de la cantidad de masa que transporta. Una forma intuitiva de entender esto es la comparación entre un tren de carga y un velocista: mientras ambos viajan aproximadamente a la misma velocidad, el tren de carga más masivo tiene mucho más impulso y energía.

[2]Este resultado es independiente del reciente comunicado de prensa de la NASA/STScI press release sobre los vientos del cuásar que se centró en vientos fuertes en otros 13 cuásares.

[3] Los quásares toman su nombre de su primera identificación en la década de 1950 en las longitudes de onda de radio. El cuásar es una contracción de la fuente de radio cuasi-estelar, un nombre elegido debido a que refleja la apariencia estelar de estas fuentes de radio cuando se ven en longitudes de onda visibles.

[4] El gas que alimenta a un cuásar entrega energía en forma de luz cuando cae en el agujero negro central. Esta luz emitida es tanto el origen de la luminosidad de un cuásar como la fuente de energía que impulsa los flujos de salida.

Más Información

Esta investigación se presentó en el artículo Discovery of a Remarkably Powerful Broad Absorption Line Quasar Outflow in SDSS J135246.37+423923.5 publicado en Astrophysical Journal.

El equipo estaba compuesto por Hyunseop Choi (Universidad de Oklahoma, EE. UU.) Karen M. Leighly (Universidad de Oklahoma, EE. UU.), Donald M. Terndrup (Universidad de Oklahoma, EE. UU. y Universidad Estatal de Ohio, EE. UU.), Sarah C Gallagher (Western University, Canadá y la Agencia Espacial Canadiense) y Gordon T. Richards (Drexel University, EE. UU.).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (en cooperación con SLAC National Accelerator Laboratory del DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

Contactos

Peter Michaud
NewsTeam Manager
NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory Gemini Observatory, Hilo HI
Tel: +1 808-974-2510
Cel: +1 808-936-6643
Correo electrónico: pmichaud@gemini.edu

Karen Leighly
Professor
The University of Oklahoma
Correo electrónico: leighly@ou.edu

Sarah Gallagher
Associate Professor, Physics and Astronomy Western University
Ontario, Canada
Correo electrónico: sgalla4@uwo.ca

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2009.