El cuásar más distante ilumina los comienzos del Universo

Ciertas galaxias albergan en sus corazones agujeros negros de varios miles de millones de masas solares o más. Cuando envuelven el gas y las estrellas circundantes, estos agujeros negros supermasivos irradian tan intensamente que sus galaxias anfitrionas son visibles desde los confines del Universo, y luego se llaman cuásares. Daniel Mortlock, del Imperial College de Londres , y sus colegas descubrieron el cuásar más distante: su luz se emitió cuando el Universo tenía solo 770 millones de años, lo que corresponde a un «cambio rojo» 08 57] z [ 1945.

Fue 100 millones de años antes que el récord anterior ( z = 6.44), pero lo importante no está allí. El brillo extremo y la distancia récord de este cuásar, llamado ULAS J1120 0641, brinda la oportunidad de estudiar las condiciones que prevalecen en el Universo durante la llamada era de regionalización.

Aproximadamente 380,000 años después del Big Bang, los electrones se unieron a los núcleos para formar los átomos. El universo se llenó de gas neutral. Sin embargo, las observaciones indican que desde mil millones de años después del Big Bang, la mayor parte del contenido del Universo se ionizó nuevamente, como es el caso hoy. Entre los dos, el Universo fue ionizado gradualmente por la radiación de las primeras generaciones de estrellas. Sin embargo, este proceso llamado reionización es poco conocido. Los cuásares, con su brillo intrínseco colosal, son como faros que perforan la niebla del medio intergaláctico primitivo y, por lo tanto, forman preciosos marcadores de reionización.

Hasta ahora, sin embargo, las observaciones de luz visible solo podían retroceder hasta 870 millones de años después del Big Bang, cuando el medio intergaláctico estaba casi completamente regionalizado. La radiación de fuentes aún más distantes se desplaza al rojo por la expansión del Universo que cae en la parte infrarroja del espectro electromagnético.

El equipo de D. Mortlock buscó, entre los objetos visibles en un gran levantamiento del cielo infrarrojo realizado por el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIDSS), aquellos que no tienen contraparte en la luz visible y que tienen un gran desplazamiento al rojo. Así encontraron el cuásar J1120 0641, en un cambio rojo z = 7.085, que corresponde a 770 millones de años después del Big Bang.

En el espectro de ULAS J1120 0641 hay patrones de absorción visibles característicos del hidrógeno intergaláctico neutro, y esto de una manera mucho más marcada que para los cuásares más cercanos. Los astrofísicos deducen que 770 millones de años después del Big Bang, el Universo todavía estaba compuesto de 10 a 50 por ciento de hidrógeno neutro; en otras palabras, esa regionalización estaba lejos de ser completa.

Además, este cuásar intriga a los astrofísicos por sí mismo. Calcularon que para brillar con un brillo tan aparente, lo que debe ser alimentado por un agujero negro de aproximadamente 2 billones de masas solares, 500 veces más que el agujero negro central de la Vía Láctea. ¿Cómo podría un agujero negro alcanzar tal masa en tan poco tiempo? ? Es como ver a un bebé pesar el peso de un adulto …

Los agujeros negros generalmente crecen acreditando materia. Pero el tiempo característico para duplicar la masa en este proceso es de alrededor de 50 millones de años. Esto requiere una masa inicial de al menos un millón de masas solares. Cómo formar un monstruo así ? Otra posibilidad es que este objeto resulte de la fusión de varios agujeros negros supermasivos durante colisiones de galaxias, o de períodos de acreciones anormalmente intensos. Los teóricos ahora resuelven este rompecabezas …

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