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6 dic. 2017

Descubierto el agujero negro más lejano nunca antes observado por la humanidad

Un equipo de astrónomos, incluyendo dos del MIT, han descubierto el agujero negro supermasivo más lejano nunca antes observado por la humanidad. 

Ilustración sobre el hallazgo del agujero negro más lejano encontrado hasta ahora. Crédito: Robin Dienel (Carnegie Institution for Science).
 
¿Cómo creció el Universo después del Big Bang? ¿Por qué y cómo aparecieron las galaxias y las estrellas? La mejor forma de contestar a estas preguntas es coger un telescopio muy potente, cuanto más mejor, y tratar de mirar muy lejos. Desde allí llega la luz que el Universo liberó en el pasado, hace miles de millones de años, y que por eso permite ver una «diapositiva» de cómo era el Cosmos cuando apenas estaba dando sus primeros pasos. Siempre que los telescopios lo permitan, el límite está en el punto en que en el Universo aún no había aparecido la luz.

Una investigación dirigida por Eduardo Bañados, investigador de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia, ha descubierto el agujero negro supermasivo más distante alguna vez observado. El objeto está situado a una distancia inimaginable, de más de 13.000 millones de años luz. De hecho, la luz estudiada por Bañados fue emitida cuando el Universo apenas tenía el 5 por ciento de la edad actual: es decir, unos 690 millones de años después del Big Bang. El hallazgo se ha publicado recientemente en la revista Nature.

Si, a pesar de la distancia, los astrónomos han podido detectar este objeto, es porque es extremadamente brillante. Para empezar, el agujero negro tiene una masa aproximada de 800 millones de soles (unas 200 veces más que Sagitario A, el agujero negro del centro de la Vía Láctea). Además, en el momento en que emitió la luz que ahora ha llegado a la Tierra, este agujero negro estaba absorbiendo enormes cantidades de materia en el centro de su galaxia, lo que le convertía en un cuásar, una fuente emisora de rayos X, luz visible y otras longitudes de onda y que está entre los objetos más brillantes del Universo.

Lo interesante de esta mole tragona de materia es, para Bañados, que supone un reto para las teorías que explican el nacimiento y evolución de los agujeros negros supermasivos: «Reunir toda esa masa (800 millones de soles) en menos de 690 millones de años (la edad del Universo cuando el objeto emitió la luz que ha llegado ahora a la Tierra) es un reto enorme para las teorías del crecimiento de agujeros negros», ha asegurado el astrofísico.

La respuesta a este dilema, la presencia de moles tan pesadas que en teoría requieren mucho tiempo para formarse en un Universo recién nacido, es que al comienzo las condiciones era distintas a las actuales. Por eso, en la actualidad podría ser imposible que se formaran agujeros negros mayores a la docena de masas solares.

Cuando el Universo era una sopa oscura

Después del Big Bang, el Universo era parecido a una gran sopa oscura de partículas extremadamente energéticas que se expandía y enfriaba a gran velocidad. Unos 400.000 años después de la gran explosión, las partículas se reunieron en torno a átomos de hidrógeno gaseoso neutral. Todo era oscuro hasta que la gravedad permitió que el hidrógeno se concentrara en algunos puntos hasta tal punto que la presión y la temperatura permitieron activar reacciones de fusión nuclear: y así nacieron estrellas y galaxias.

Estas comenzaron a liberar energía suficiente como para excitar el hidrógeno de los alrededores ionizarlo (al robarle un electrón), durante la llamada época de la reionización. Gracias a esto, poco a poco el Universo se hizo transparente a la luz, y los fotones pudieron viajar libremente por el espacio.

Apenas 690 millones de años después de que ocurriera esto, en plena época de la reionización, el agujero negro supermasivo observado por Eduardo Bañados alcanzaba los 800 millones de soles. ¿Cómo es posible, entonces, que en tan poco tiempo un objeto así acumulara tanta materia? ¿Hay algo que se esté pasando por alto?

Aún no hay forma de saberlo, per los autores han encontrado que los alrededores de este cuásar están plagados de hidrógeno neutral, ese tipo de gas anterior a la era de la reionización, y que indica que los astrónomos están ante un objeto muy antiguo.

Este agujero negro ha sido detectado gracias a unos instrumentos de los telescopios Magallanes de la Institución Carnegie para la Ciencia y la distancia se ha calculado gracias al desplazamiento hacia el rojo, un efecto que ocurre como consecuencia de la expansión del Universo y que recuerda a lo que ocurre cuando la sirena de una ambulancia se aleja o se acerca a nosotros: las ondas del sonido se desplazan hacia los graves o hacia los agudos; en este caso, la luz emitida por el cuásar se desplaza hacia el rojo porque se está alejando. Tanto que alcanza un desplazamiento en el rojo de 7,54, que equivale a alrededor de 13.000 millones de años luz de distancia.

Tal como ha explicado Xiaohui Fan, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Arizona (EE.UU.), este orden de distancais hace que los cuásares sean extremadamente débiles en el cielo. «Hasta ahora solo se conocía un cuásar con un desplazamiento hacia el rojo mayor a siete, a pesar de la exhaustiva búsqueda».

Los astrónomos calculan que debe de haber entre 20 y 100 cuásares tan brillantes y lejanos como el descubierto por el equipo de Bañados en todo el cielo, por lo que esta investigación es realmente muy importante para explicar qué ocurría en el Universo cuando era extremadamente joven. La próxima generación de telescopios, como el TMT o el Gran Telescopio de Magallanes, ayudarán mucho a este tipo de búsquedas.

14 ene. 2009

Un telescopio tan grande como el planeta


Radio telescopios de todo el mundo unirán sus fuerzas esta semana para realizar una observación de tres cuásares, distantes galaxias con agujeros negros supermasivos en sus núcleos.

La casi continua observación de 33 horas será realizada entre el 15 y 16 de enero como parte de una demostración en el evento inaugural del Año Internacional de la Astronomía 2009, en París.

17 telescopios en Asia, Australia, Europa, Norteamérica y América del Sur formarán parte del fenomenal proyecto que observarán a los cuásares denominados J0204+1514, 0234+285 y 3C395.

"El aspecto único de estas observaciones es que telescopios localizados alrededor de todo el mundo se juntarán para trabajar en tiempo real como un instrumento gigante", apuntó Arpad Szomoru, Jefe de Operaciones Técnicas del Instituto VLBI en Europa (JIVE).

Usando una técnica llamada e-VLBI, Interferometría electrónica en tiempo real de muy larga base, los telescopios participantes observarán el mismo objeto simultáneamente.

Los datos de cada telescopio serán transmitidos a lo largo del globo a través de un red óptica de alta velocidad hasta una supercomputadora en JIVE, Holanda.

La máquina actúa como el foco del gigante telescopio distribuido, combinando las señales recolectadas de los instrumentos.

"Al combinar información de radio telescopios tan ampliamente separados podemos producir imágenes increíblemente nítidas con hasta 100 veces mejor resolución que aquellas disponibles de los mejores telescopios ópticos", señaló Simon Garrington, Director de la instalación MERLIN/VLBI en Inglaterra.

Con la habilidad de e-VLBI de enviar datos electrónicamente y combinarlos en tiempo real se tiene la ventaja adicional de proveer resultados a los astrónomos en horas de producida la observación, en vez de semanas después a través del método tradicional VLBI de grabar datos a discos y enviarlos al correlador.

El director de JIVE, Huib Jan van Langevelde explicó: "Con VLBI podemos observar los eventos más energéticos del universo, y la nueva técnica e-VLBI nos permite hacerlo suficientemente rápido para captar estos eventos en la escala de tiempo en que ocurren y responder rápidamente".

Representantes de los institutos participantes asistirán a la Ceremonia Inaugural en París para demostrar la observación a 800 participantes.

Telescopios participantes:

- Arecibo (PR/USA)

- ATCA (Australia)

- Cambridge (Inglaterra)

- Effelsberg (Alemania)

- Hobart (Australia)

- Jodrell Bank (Inglaterra)

- Kashima (Japón)

- Medicina (Italia)

- Metsähovi (Finlandia)

- Mopra (Australia)

- Onsala (Suecia)

- Sheshan (China)

- TIGO (Chile)

- Torun (Polonia)

- Urumqi (China)

- Westerbork (Holanda)

- Westford (USA)


 

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