Ciencia

El objeto más brillante del universo conocido es un agujero negro con una dieta de sol al día

El objeto más luminoso jamás observado está tan fuera del alcance de sus pares que los astrónomos que lo descubrieron creen que nunca podrá ser superado. No sorprende que existan grandes interrogantes sobre cómo algo como esto podría funcionar tan lejos de la escala a la que estamos acostumbrados.

Es famoso que los agujeros negros tienen campos gravitacionales tan fuertes que no podemos verlos. Sin embargo, sus discos de acreción, donde orbita material como estrellas desmontadas antes de ser consumidos, pueden ser intensamente brillantes. De hecho, los discos de acreción de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias hacen de los quásares los objetos más brillantes del universo. La única razón por la que no dominan nuestros cielos es que no hay ninguno cerca: el quásar más cercano data de hace 600 millones de años.

Qué tan luminosos pueden ser los quásares es una cuestión abierta, que se ha ampliado considerablemente con el descubrimiento de J0529-4351 utilizando el Observatorio Siding Spring y confirmada con observaciones en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. El brillo aparente de J0529-4351 es similar al de otros dos poderosos cuásares, J0100+2802 y J2157-3602, y se encuentra a una distancia similar de alrededor de 12 mil millones de años luz. Sin embargo, hay una gran diferencia.

J0100+2802 y J2157-3602 tienen lentes gravitacionales; en cada caso, una galaxia más cercana enfoca su luz de modo que en nuestra ubicación aparece mucho más brillante de lo que normalmente sería. Teniendo en cuenta esta lente, estos dos quásares, aunque ciertamente muy brillantes, serían parte del paquete principal de quásares brillantes que estamos en el proceso de descubrir.

Los científicos que descubrieron J0529-4351 no pudieron identificar ninguna lente importante. A menos que haya algo que se les haya escapado, esto lo hace al menos un orden de magnitud más luminoso que sus contrapartes aparentemente similares, lo que lo coloca muy por delante de cualquier otro cuásar, y mucho menos de otros objetos, como sabemos.

“Este es también el objeto más luminoso conocido en el universo. Es 200 billones de veces más brillante que nuestro sol”, dijo el Dr. Christian Wolf de la Universidad Nacional de Australia en un comunicado, agregando que duda que algún día se supere el récord. Una estimación alternativa sitúa la cifra en 500 billones, pero ¿qué son 300 billones de veces el brillo del Sol entre amigos?

La relación entre la luminosidad de un cuásar y la velocidad a la que acumula masa no es perfecta. Factores como el ángulo en el que lo vemos y la velocidad a la que gira el agujero también influyen. Sin embargo, los descubridores creen tener suficiente información para calcular el ritmo al que se alimenta este monstruo.

Algunos quásares brillantes funcionan con una estrella cuya masa del Sol es arrastrada hacia su disco de acreción y, finalmente, consumida cada año. Probablemente J0529-4351 esté haciendo lo mismo todos los días.

J0529-4351 no es el agujero negro más masivo jamás encontrado, pero con 17 mil millones de masas solares ciertamente está ahí arriba. La aparente contradicción entre su brillo excepcional y su masa más ordinaria se explica por su edad, ya que lo vemos más pronto después del nacimiento del universo que algunos objetos comparables.

Por un lado, eso significa que en el momento en que lo vemos no había habido tiempo para crecer hasta alcanzar un tamaño récord. Por otro lado, las tasas de alimentación también podrían haber sido mayores en aquel entonces. “En el universo adolescente, la materia se movía caóticamente y alimentaba agujeros negros hambrientos. Hoy en día, las estrellas se mueven ordenadamente a distancias seguras y rara vez caen en agujeros negros”, dijo la profesora Rachel Webster de la Universidad de Melbourne.

A esta gran distancia no podemos ver J0529-4351 en detalle, pero sus homólogos más cercanos nos dan algunas pistas poderosas. «Parece una célula de tormenta gigantesca y magnética con temperaturas de 10.000 grados Celsius, relámpagos por todas partes y vientos que soplan tan rápido que darían la vuelta a la Tierra en un segundo», dijo Wolf. «Esta célula de tormenta tiene siete años luz de diámetro, lo que supone un 50 por ciento más que la distancia entre nuestro sistema solar y la siguiente estrella de la galaxia, Alfa Centauri».

Combinando imágenes del Digitized Sky Survey 2, obtenemos la imagen general, en la que apenas es visible. El recuadro muestra la ubicación del cuásar en una imagen del Dark Energy Survey, que aún no revela casi ningún detalle.

Crédito de la imagen: ESO/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey

El brillo aparente de J0529-4351 es de alrededor de 16th magnitud, similar a Plutón en la parte más alejada de su órbita. Esto significa que los telescopios profesionales modernos no tienen problemas para detectarlo. El desafío es darse cuenta de que es un quásar y no una estrella dentro de nuestra galaxia. Las encuestas realizadas con el telescopio espacial Gaia no lo detectaron porque sus programas de búsqueda de IA habían sido entrenados en quásares conocidos y no reconocieron algo que estaba tan fuera de sintonía con otros ejemplos. «Un astrónomo humano que observara el espectro de Gaia reconocería el quásar y el corrimiento al rojo a primera vista», observaron los autores.

El coautor, el Dr. Christopher Onken, dijo: “Es una sorpresa que no haya sido detectado hasta ahora, dado lo que sabemos sobre muchos otros agujeros negros menos impresionantes. Estaba escondido a plena vista”.

El estudio se publica en Nature Astronomy.

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