Un
grupo de astrónomos confirmó la expectativa de que los cuásares del Universo
primitivo se formaron en regiones del espacio densamente pobladas de galaxias
compañeras. Esto gracias a observaciones realizadas con la cámara de energía
oscura (DECam), montada en el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco, en el
Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, un programa de NSF NOIRLab.
En
este proceso el Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) tuvo una
importante labor, ya que hay varios astrónomos del Centro involucrados en este
estudio.
La investigación fue dirigida por Trystan Lambert, quien completó este
trabajo como estudiante de doctorado en el Instituto de Estudios Astrofísicos
de la Universidad Diego Portales y también en su condición de miembro del CATA.
Además,
participaron activamente Roberto Assef y Felipe Barrientos (Investigadores
Principales del Centro), Manuel Aravena (Investigador Asociado CATA), Jorge
González y Chiara Mazzucchelli (ambos Investigadores Adjuntos CATA).
Este
grupo de científicos llevó a cabo la mayor búsqueda jamás realizada en el cielo
alrededor de un cuásar del Universo temprano, en un esfuerzo por medir la
densidad de su entorno, contando el número de galaxias compañeras circundantes.
El
campo de visión excepcionalmente amplio de DECam y los filtros especiales
desempeñaron un papel crucial para alcanzar resultados que revelan por qué los
estudios previos, que buscaban caracterizar la densidad de los vecindarios de
cuásares del Universo primitivo, han arrojado resultados contradictorios.
“Logramos
establecer que es posible que la luminosidad del cuásar esté afectando a sus
galaxias vecinas de una manera que las hace difícil de encontrar con los
métodos tradicionales que son usados y que esto necesita mucha más
investigación para ser realmente bien comprendido.
Adicionalmente,
indica que, posiblemente, los resultados tan dispares que hay en la literatura
se relacionan a no cubrir un área suficiente, pues se enfocan típicamente en las
regiones afectadas por el cuásar.
La
manera en que establecemos la densidad del ambiente en donde vive un cuásar es
contando el número de galaxias vecinas y luego lo comparamos con el número que
esperamos en un lugar promedio del Universo. Si un estudio se enfoca en un área
pequeña cerca del cuásar, puede no encontrar muchas galaxias por el efecto del
cuásar, aún cuando realmente estén ahí”, comenta Roberto Assef.
Muy
luminosos
Los
cuásares son los objetos más luminosos del Universo y se alimentan de material
que se acumula en agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias.
Los
estudios han demostrado que los cuásares del Universo primitivo tienen agujeros
negros tan masivos que deben haber estado tragando gas a tasas muy altas, lo
que lleva a la mayoría de los astrónomos a creer que estos cuásares se formaron
en algunos de los entornos más densos del Universo, donde el gas estaba más
disponible.
Sin
embargo, las mediciones observacionales que buscan confirmar esta conclusión
han arrojado, hasta ahora, resultados contradictorios. Ahora, este estudio que
utilizó la cámara de energía oscura (DECam) señala el camino hacia una
explicación de estas observaciones dispares y también un marco lógico para
conectar la observación con la teoría.
Para
su investigación, el equipo necesitaba un cuásar con una distancia bien
definida, para lo que sirvió el VIK 2348–3054, cuya distancia fue determinada
por observaciones previas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
(ALMA).
Luego,
el campo de visión de tres grados cuadrados de DECam proporcionó una visión
expansiva de su vecindario cósmico, ya que también está equipado con un filtro
de banda estrecha perfectamente adaptado para detectar sus galaxias compañeras.
Esto
permitió contar la cantidad de galaxias compañeras alrededor del cuásar al
detectar un tipo muy específico de luz que emiten, conocida como radiación
Lyman-alfa, que es una firma energética específica del hidrógeno, que se
produce cuando se ioniza y luego se recombina durante el proceso de formación
estelar.
Estas
trazas son típicas en galaxias más jóvenes y más pequeñas y su emisión puede
utilizarse para medir de forma fiable su distancia. Así permiten construir un
mapa detallado del vecindario de un cuásar.
Después
de mapear sistemáticamente la región del espacio alrededor del cuásar VIK J2348-3054,
los investigadores encontraron 38 galaxias compañeras en el entorno más amplio
a su alrededor (hasta una distancia de 60 millones de años luz), lo que es
consistente con lo que se espera para los cuásares que residen en regiones
densas.
Sin
embargo, se sorprendieron al descubrir que a menos de 15 millones de años luz
del cuásar no existían compañeras.
Este
descubrimiento presenta nuevas interrogantes, principalmente, ¿qué crea esta
escasez de galaxias alrededor del cuásar?
“Por
supuesto, no lo sabemos con certeza, pero en el artículo planteamos que una de
las posibles razones es la retroalimentación negativa del cuásar, en la que éste
afecta a sus galaxias compañeras, lo que dificulta su detección.
La intensidad
de la radiación del cuásar puede ser lo suficientemente grande como para influir
o, potencialmente, detener la formación de estrellas en estas galaxias
compañeras. Esto es clave para producir el trazador que usamos para encontrar
estas galaxias compañeras con DECam, por lo que la falta de nuevas estrellas
las haría invisibles para nuestras observaciones”, concluye Roberto Assef,
Investigador Principal del CATA y académico de la Universidad Diego Portales.
Las
estrellas en las galaxias se forman a partir de gas que es lo suficientemente
frío como para colapsar bajo su propia gravedad. Los cuásares luminosos pueden
ser potencialmente tan brillantes como para iluminar este gas en las galaxias
cercanas y calentarlo, evitando este colapso.
El
equipo está realizando observaciones adicionales para obtener espectros y
confirmar la supresión de la formación estelar. También planean observar otros
cuásares para construir un tamaño de muestra más robusto.
Asimismo,
esperan que la productividad se amplifique enormemente con el próximo
Observatorio Vera Rubin de la NSF y el DOE, una instalación de próxima
generación que revelará aún más sobre el Universo primitivo y estos
extraordinarios objetos.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
