viernes, 8 de diciembre de 2017

EL AGUJERO NEGRO SUPERMASIVO MÁS DISTANTE JAMAS OBSERVADO FUE ENCONTRADO DESDE EL OBSERVATORIO LAS CAMPANAS EN CHILE



Concepción artística del agujero negro supermasivo más distante jamás descubierto, que es parte de un cuásar de tan solo 690 millones de años después del Big Bang. Está rodeado por hidrógeno neutro, lo que indica que es del período llamado la época de reionización, cuando las primeras fuentes de luz del universo se activaron. Ilustración de Robin Dienel, cortesía de Carnegie Institution for Science.

Los astrónomos tienen al menos dos preguntas sobre los primeros mil millones de años del Universo, una era impregnada de misterio literal y misterio figurativo. 
Quieren saber qué es lo que quemó la niebla: Estrellas, Agujeros Negros Supermasivos o ambos en tándem. ¿Y cómo crecieron esos inmensos Agujeros Negros en tan poco tiempo?
Ahora el descubrimiento de un Agujero Negro supermasivo justo en el medio de este período está ayudando a los astrónomos a resolver ambas preguntas. "Es un sueño hecho realidad que todos estos datos están apareciendo", dijo Avi Loeb , el presidente del departamento de astronomía de la Universidad de Harvard.

El Agujero Negro, anunciado hoy en la revista Nature , es el más distante jamás encontrado. Se remonta a 690 millones de años después del Big Bang.
El análisis de este objeto revela que la ionización, el proceso que desempeñó el Universo como secador de pelo en un espejo de baño humeante, estaba casi medio completa en ese momento. Los investigadores también muestran que el Agujero Negro ya pesaba 780 millones de veces la masa del Sol.

Un equipo dirigido por Eduardo Bañados, astrónomo de la Institución Carnegie para la Ciencia, en Pasadena, encontró el nuevo Agujero Negro cuando estaba buscando en los datos antiguos, objetos con el color adecuado para ser cuásares ultradistantes: Las invisibles firmas de Agujeros Negros Supermasivos tragando gas.
El equipo revisó una preliminar lista de candidatos, observado cada uno a su vez. con un potente telescopio en el Observatorio Las Campanas, ubicado en Chile.

El 09 de marzo de 2017, Bañados observó un débil punto en el cielo del Hemisferio Sur por 10 minutos. Una mirada a los datos sin procesar  confirmaron que era un cuásar – no un objeto más cercano que se hace pasar por uno – y que quizás fue el más antiguo encontrado. “Esa noche ni siquiera pude dormir” dijo Bañados.

Este equipo de astrónomos, dirigido por Eduardo Bañados utilizó los Telescopios Magallanes de Carnegie, descubriendo el Agujero Negro supermasivo más distante jamás observado. Reside en un cuásar luminoso y su luz nos llega desde cuando el Universo tenía solo el 5 por ciento de su edad actual.

Los cuásares son objetos extremadamente brillantes, compuestos por enormes agujeros negros que acrecen la materia en el centro de las Galaxias masivas. Este Agujero Negro recién descubierto tiene una masa 780 millones de veces la masa de nuestro Sol.
 "Reunir toda esta masa en menos de 690 millones de años es un desafío enorme para las teorías del crecimiento súper masivo del agujero negro", explicó Bañados.

Para hacer crecer Agujeros Negros tan grandes y tan pronto después del Big Bang, los astrónomos han especulado que el universo primitivo podría haber tenido condiciones que permitieran la creación de Agujeros Negros muy grandes con masas que alcanzaban 100.000 veces la masa del Sol. Esto es muy diferente de los agujeros negros que se forman en el universo actual, que rara vez superan algunas docenas de masas solares.
Bram Venemans, del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, añadió: "Los cuásares se encuentran entre los objetos celestes más brillantes y distantes conocidos y son cruciales para comprender el universo primitivo".

El cuásar de Bañados es especialmente interesante porque es del tiempo conocido como la época de reionización, cuando el Universo emergió de su edad oscura.

El Big Bang comenzó el universo como una sopa caliente y turbia, de partículas extremadamente energéticas que se expandía rápidamente. A medida que se expandió, se enfrió.
Alrededor de 400,000 años más tarde (muy rápidamente en  escala cósmica), estas partículas se enfriaron y se fusionaron en gas hidrógeno neutro. El universo permaneció oscuro, sin ninguna fuente luminosa, hasta que la gravedad condensó la materia en las primeras estrellas y galaxias. 
La energía liberada por estas Galaxias antiguas causó que el hidrógeno neutral esparcido por todo el universo se excitara e ionizara, o perdiera un electrón, un estado en el que el gas se ha mantenido desde ese momento. 
Una vez que el universo se reionizó, los fotones podían viajar libremente por el espacio, por lo que el universo se volvió transparente a la luz.

El análisis del Quásar recién descubierto muestra que una gran fracción del hidrógeno en su entorno inmediato es neutral, lo que indica que los astrónomos han identificado una fuente en la época de reionización, antes de que suficientes de las primeras estrellas y galaxias se hayan activado completamente ionizando el universo.
"Fue la última gran transición del universo y una de las fronteras actuales de la astrofísica", dijo Bañados.


Eduardo Bañados en el Observatorio Las Campanas en Chile, donde se descubrió el nuevo cuásar. Crédito: Gentileza de Eduardo Bañados

La distancia del quásar está determinada por lo que se denomina su desplazamiento al rojo, que es una medida de cuánto se estira la longitud de onda de su luz mediante la expansión del universo antes de llegar a la Tierra. Cuanto mayor es el desplazamiento al rojo, mayor es la distancia, y los astrónomos posteriores están mirando el tiempo cuando observan el objeto. 

Este cuásar recién descubierto tiene un corrimiento al rojo de 7.54, basado en la detección de emisiones de carbono ionizado de la galaxia que aloja el Agujero Negro masivo. Tomó más de 13 mil millones de años para que la luz del cuásar nos alcanzara.

La caracterización de la galaxia anfitriona del quásar  se llevó a cabo utilizando los interferómetros IRAM / NOEMA y JVLA; y los hallazgos se informan en un artículo complementario publicado en The Astrophysical Journal Letters dirigido por Bram Venemans.
"Esta gran distancia hace que estos objetos sean extremadamente débiles cuando se ven desde la Tierra. Los cuásares tempranos también son muy raros en el cielo. A pesar de una extensa búsqueda, solo se sabía que existía un cuásar con un corrimiento al rojo mayor a siete antes de ahora", dijo Xiaohui Fan del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.

Entre 20 y 100 cuásares tan brillantes y tan distantes como el cuásar descubierto por Bañados y su equipo, se prevé que existan en todo el cielo, por lo que este es un gran descubrimiento que proporciona información fundamental del universo joven, cuando solo tenía un  5 por ciento su edad actual.
"Este es un descubrimiento muy emocionante, encontrado al recorrer la nueva generación de estudios sensibles de área amplia que los astrónomos están llevando a cabo utilizando el explorador de campo infrarrojo Wide-field de la NASA, Jet Propulsion Laboratory en órbita y telescopios terrestres en Chile y Hawai", dijo Daniel Stern de la NASA en Pasadena, "Con la construcción de varias instalaciones de próxima generación, incluso más sensibles, podemos esperar muchos descubrimientos emocionantes en los inicios del universo en los próximos años".

El equipo utilizó dos instrumentos del telescopio Magellan para observar el agujero negro supermasivo: FUEGO, que hizo el descubrimiento, y  Fourstar, que se usó para obtener imágenes adicionales.

"Este importante descubrimiento, junto con la detección de galaxias distantes, es elucidar las condiciones del universo durante la época de reionización. Mientras esperamos la construcción de la nueva generación de telescopios gigantes, como el GMT, telescopios como el Magellans en El Observatorio Las Campanas en Chile continuará desempeñando un papel crucial en el estudio del universo temprano ", agregó el director de Las Campanas, Leopoldo Infante. 

Este trabajo se basa en datos recopilados con el telescopio Magellan Baade, el telescopio Gemini North (programa GN-2017A-DD-4), el telescopio binocular grande y el interferómetro IRAM / NOEMA.

Fuente: Quanta Magazine / Carnegie Science -06.dic.2017