Ciencia

Avance espacial cuando se detecta una señal de radio masiva cerca de un agujero negro en una galaxia distante

Quasar: el objeto más brillante que jamás haya llegado a la Tierra

Ubicado a unos 2.400 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de Virgo, «3C273» no solo es el cuásar más brillante registrado, sino también el primero en ser descubierto y el mejor estudiado. De hecho, su luminosidad en la banda de radio significa que 3C273 se usa a menudo para estandarizar las posiciones de las fuentes de radio que definen el Sistema Internacional de Referencia Celestial que permite a los astrónomos definir la ubicación de planetas, estrellas, galaxias, etc. Sin embargo, el brillo de 3C273 también tiene sus inconvenientes, ya que durante mucho tiempo ha dificultado el estudio de la galaxia anfitriona que rodea al cuásar.

Este fenómeno, explicaron los investigadores de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, es como mirar directamente a los faros de un automóvil: «El brillo deslumbrante hace que sea difícil ver los alrededores más oscuros».

Agregaron: “Lo mismo sucede con los telescopios cuando observas objetos brillantes.

“El rango dinámico es el contraste entre los tonos más brillantes y los más oscuros de una imagen. Necesita un alto rango dinámico para revelar tanto las partes brillantes como las oscuras en un solo disparo de un telescopio.

“ALMA puede alcanzar regularmente rangos dinámicos de imágenes de hasta alrededor de 100, pero las cámaras digitales disponibles comercialmente suelen tener un rango dinámico de varios miles.

«Los radiotelescopios no son muy buenos para ver objetos con un contraste significativo».

En la imagen: los investigadores revelaron un chorro (izquierda) y una estructura de radio masiva (derecha) alrededor de 3C273 (Imagen: Komugi et al. / NASA / ESA Hubble Space Telescope)

3C273 visto por el Telescopio Espacial Hubble

3C273 no solo es el cuásar más brillante registrado, sino también el primero en ser descubierto (Imagen: Creative Commons / ESA / Hubble / NASA)

Como el núcleo central de 3C273 es tan brillante y su galaxia tan tenue y difusa, el rango dinámico necesario para estudiar ambos ha sido prohibitivo durante mucho tiempo, dejando nuestra comprensión de la galaxia anfitriona en la oscuridad.

Sin embargo, en su nuevo estudio, el profesor Shinya Komugi de la Universidad Kogakuin de Japón y sus colegas utilizaron técnicas llamadas autocalibración y sustracción de fuentes puntuales para producir una mejor imagen.

Estos métodos, respectivamente, utilizaron el propio 3C273 para corregir el efecto de las fluctuaciones atmosféricas de la Tierra en el telescopio y reducir la fuga de ondas de radio del 3C273 a la galaxia.

Este enfoque permitió al equipo alcanzar un rango dinámico de imágenes de 85 000, que es un récord de ALMA para objetos extragalácticos.

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La impresión de un artista de un cuásar

La impresión de un artista de un cuásar. un núcleo galáctico extremadamente brillante alimentado por un agujero negro (Imagen: Creative Commons / ESO / M. Kornmesser)

La nueva imagen reveló dos características de la galaxia anfitriona de 3C273, la primera de las cuales es el llamado «chorro astrofísico», una corriente de materia ionizada, que se sabe que se libera de los cuásares y otros agujeros negros.

Sin embargo, superpuesto a esto, está la segunda y más intrigante característica: una débil emisión de radio que se extiende por decenas de miles de años luz sobre la galaxia.

El equipo ha determinado que la débil emisión de radio tiene una fuente diferente al chorro, ya que tiene un brillo constante, en lugar de cambiante, en diferentes frecuencias de radio.

En cambio, los investigadores creen que esta emisión de radio extendida proviene del gas de hidrógeno en la galaxia que es energizado directamente por el núcleo 3C273, lo que hace que esta sea la primera vez que se ve un fenómeno de este tipo en una escala tan grande.

Quasar 3C273 y su jet

En la imagen: Quasar 3C273 y su chorro, vistos por el Observatorio de rayos X Chandra (Imagen: NASA)

Este descubrimiento puede tener implicaciones para la cuestión de si la energía del núcleo de un cuásar puede ser lo suficientemente fuerte como para inhibir la capacidad de una galaxia para formar estrellas.

El gas hidrógeno es un ingrediente esencial en la formación estelar, pero si se proyecta una luz tan intensa sobre el gas que se ioniza, no se formarán estrellas.

Cuando los astrónomos normalmente buscan signos de este proceso que ocurre alrededor de los cuásares, confían en detectar la luz óptica emitida por el gas ionizado.

Sin embargo, el problema con este enfoque es que esa luz es absorbida por el polvo cósmico en el camino hacia el telescopio, y el mecanismo para emitir la luz en primer lugar es muy complejo, lo que significa que puede ser difícil determinar exactamente cuánta luz la el gas en realidad está emitiendo.

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Una impresión de artistas de una galaxia gigante con un jet

En la imagen: una impresión artística de una galaxia gigante con un chorro (Imagen: ESO / NAOJ / NRAO)

Por el contrario, las ondas de radio detectadas por los investigadores son emitidas por procesos relativamente simples y no son absorbidas por el polvo cósmico.

Esto hace que sea mucho más fácil medir la cantidad de gas ionizado por el núcleo de 3C273.

De hecho, el profesor Komugi y sus colegas informan que al menos el 7 por ciento de la luz emitida por el quásar es absorbida por el gas de la galaxia circundante, produciendo gas ionizado con una masa equivalente a unas 10 a 100 mil millones de veces la de nuestro Sol. .

Sin embargo, dijo el equipo, la galaxia anfitriona de 3C273 parece haber tenido una gran cantidad de gas de hidrógeno antes de la formación de estrellas, por lo que parece que el cuásar no suprimió la formación de estrellas.

El método utilizado para estudiar la galaxia anfitriona de 3C273 podría aplicarse a otras, informó el equipo.

El Prof. Komugi dijo: “Este descubrimiento proporciona una nueva vía para estudiar problemas previamente abordados mediante observaciones con luz óptica.

“Al aplicar la misma técnica a otros cuásares, esperamos comprender cómo evoluciona una galaxia a través de su interacción con el núcleo central”.

Los hallazgos completos del estudio se publicaron en The Astrophysical Journal.

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