Descubrieron los quásares más antiguos del Universo: qué significa ese hallazgo para la ciencia

Uno de los objetivos centrales que tiene la astronomía moderna hoy es hallar y observar los objetos más distantes y antiguos del Universo.

Y esta semana se dio a conocer que gracias al gran telescopio Gemini Norte ubicado en Maunakea, Hawaii, EEUU, astrónomos han podido descubrir un par de quásares fusionados vistos hace sólo 900 millones de años después del Big Bang, la gran explosión que inició todo lo que conocemos hasta ahora.

El observatorio, que aprovecha las magníficas condiciones atmosféricas del volcán inactivo Maunakea, situado a 4.214 metros de altura, fue el lugar indicado para hallar el par de quásares fusionados más distante jamás encontrado, y también los primeros del periodo conocido como Amanecer Cósmico.

El Amanecer Cósmico, es un tiempo espacial que se extendió desde unos 50 millones de años hasta 1000 millones de años justo después del Big Bang. En esa era clave, aparecieron las primeras estrellas y galaxias, llenando de luz el oscuro Universo por primera vez, lo que inició la Época de la Reionización, período en la que la luz ultravioleta de las primeras estrellas, galaxias y quásares se extendió por todo el cosmos, ionizó el medio intergaláctico, despojando a los átomos de hidrógeno primordiales de sus electrones.

Esta Época de la Reionización fue una era muy importante en la historia del Universo ya que marcó el fin de las edades oscuras cósmicas, donde nacieron las grandes estructuras que observamos hoy en nuestro Universo. Para entender el papel exacto que desempeñaron los quásares durante la época de la reionización, los astrónomos buscan y estudian estos objetos en el Amanecer Cósmico, justo en estas edades tempranas de cosmos.

Según los términos astronómicos, un cuásar o quásar, es el acrónimo de lo que se define como una fuente de radio cuasiestelar, por sus siglas en inglés. De esta manera, los quásares se forman cuando el agujero negro situado en el centro de una galaxia comienzan a “engullir” toda la materia que se encuentra a su alrededor.

En este proceso en el que se forma el disco de acreción alrededor del agujero negro, todo el material súper masivo que lo rodea se precipita hacia su centro de un modo parecido al que lo haría el agua que se escapa por una pileta.

“Las propiedades estadísticas de los quásares en la Época de la Reionización nos dicen muchas cosas, como el progreso y el origen de la reionización, la formación de agujeros negros supermasivos durante el Amanecer Cósmico y la evolución más temprana de las galaxias anfitrionas de los quásares”, destacó Yoshiki Matsuok, astrónomo de la Universidad de Ehime en Japón y autor principal del artículo que describe estos resultados, publicado en ‘Astrophysical Journal Letters’.

“Hasta ahora, se han descubierto unos 300 quásares de este periodo, pero nunca en pareja. Este descubrimiento fue “pura casualidad”, sostuvo Matsuoka, que contó que mientras revisaba imágenes tomadas con la Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru, una tenue mancha roja llamó su atención, por lo que el descubrimiento del doble objeto fue fortuito.

Al principio, el equipo no estaba seguro de que fueran un par de quásares, ya que los candidatos a quásar distantes están contaminados por muchas otras fuentes, como estrellas y galaxias en primer plano y los efectos de las lentes gravitacionales. Entonces, para confirmar el hallazgo, el equipo utilizó los espectrógrafos de los telescopios Subaru y Gemini Norte, descomponiendo la luz emitida por los quásares en sus longitudes de onda componentes.

Así, el equipo realizó espectroscopía de seguimiento utilizando la cámara y espectrógrafo de objetos débiles (FOCAS, por sus siglas en inglés) del telescopio Subaru y el espectrógrafo de infrarrojo cercano Gemini (GNIRS) en Gemini Norte. Los espectros obtenidos con GNIRS, que descomponen la luz emitida por una fuente en sus longitudes de onda que la integran, fueron muy importantes para caracterizar la naturaleza del par de quásares y sus galaxias anfitrionas.

“Lo que aprendimos de las observaciones del GNIRS fue que los quásares son demasiado débiles para detectarlos en el infrarrojo cercano, incluso con uno de los telescopios más grandes en la Tierra”, remarcó Matsuoka.

Los espectros hallado por el equipo experto, permitieron estimar que parte de la luz detectada en el rango óptico proviene de la formación estelar en curso en las galaxias anfitrionas de los quásares. Además, descubrieron que ambos agujeros negros son enormes, con masas de 100 millones de veces la del Sol, y un puente de gas que se extiende entre los quásares sugiere una fusión a gran escala.

“La existencia de quásares en fusión en la Época de la Reionización se ha anticipado durante mucho tiempo. Ahora se ha confirmado por primera vez”, concluyó Matsuoka. Este hallazgo conecta la formación temprana de la estructura cósmica con el complejo Universo que observamos miles de millones de años después.

El estudio de estos objetos distantes brinda una valiosa información sobre el proceso de reionización y la formación de los primeros objetos del Universo, como lo son estos quásares.

Los astrónomos creen que es posible que haya más descubrimientos como este en un futuro cercano, con la utilización del Legacy Survey of Space and Time (LSST) del observatorio NSF-DOE Vera C. Rubin que se terminará en 2025, y que está preparado para detectar millones de quásares utilizando sus capacidades de imágenes profundas.