Acabamos de ver una confirmación concreta de que las galaxias podrían colisionar y crecer en el Universo temprano.
Los científicos finalmente han captado dos quásares en llamas: galaxias alimentadas por energía supermasiva agujeros negros – en el mismo acto de fusionarse en el Amanecer Cósmico apenas 900 millones de años después de la Big Bang.
Es el primer par de cuásares en colisión que hemos encontrado en esta época. Este período, una época de intensa formación cósmica tras el Big Bang, debería estar plagado de galaxias en fusión, pero búsquedas anteriores sólo han arrojado galaxias solitarias.
Los astrónomos se sienten aliviados y satisfechos de haber finalmente encontrado uno: una detección que podría ayudar a revelar más colisiones galácticas en el Amanecer cósmicoahora que tenemos un ejemplo que nos muestra qué buscar.
“La existencia de quásares fusionados en la época de la reionización se anticipa desde hace mucho tiempo”, explica el astrónomo Yoshiki Matsuoka de la Universidad de Ehime en Japón. “Ahora se ha confirmado por primera vez.”
Los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes del Universo. Son galaxias en las que las supermasivas agujero negro se está alimentando a un ritmo tremendo: lo rodea una gigantesca nube de polvo y gas, de la cual el agujero negro que hay en él está bebiendo. Este proceso produce grandes cantidades de luz resplandeciente a partir de las fuerzas de fricción y gravitacionales que actúan sobre la nube, haciéndola brillar.
Los científicos creen que se pueden formar cuásares cuando dos galaxias se fusionan, un proceso que resulta en una mayor concentración de material en el centro galáctico. Y hemos visto mucha evidencia de fusiones pasadas y en curso en el Universo más reciente, incluidos centros galácticos con dos o más Agujeros negros supermasivos en curso de colisión lenta y en espiral.
Por esto y porque hemos encontrado muchas cuásares en el universo temprano (en parte porque son más brillantes y, por lo tanto, más fáciles de ver), los cosmólogos esperan una alta tasa de fusiones de galaxias durante el Amanecer Cósmico.
Esto, a su vez, nos ayudaría a comprender un período temprano del Universo conocido como la Época de Reionización, en el que una luz poderosa ionizó el hidrógeno neutro brumoso, provocando que se aclarara y permitiendo que la luz fluyera libremente.
Pero encontrar estas fusiones ha resultado extremadamente complicado.
De hecho, el descubrimiento fue bastante accidental. Matsuoka y sus colegas estaban estudiando detenidamente los datos recopilados con el Telescopio Subaru cuando encontraron algo inusual.
“Mientras examinaba imágenes de candidatos a quásares, noté dos fuentes similares y extremadamente rojas, una al lado de la otra”, matsuoka dice. “El descubrimiento fue puramente fortuito”.
Un par de manchas rojas una al lado de la otra podrían ser varias cosas. Por ejemplo, la luz de un solo objeto puede ser dividido y duplicado por la deformación gravitacional del espacio-tiempo entre la fuente y el espectador, haciendo que un solo objeto parezca dos o más.
Entonces, los investigadores realizaron observaciones de seguimiento utilizando el Telescopio Subaru y Gemini North, así como el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA).
Estas observaciones revelaron que los objetos no sólo eran reales y muy lejanos, sino que estaban uno al lado del otro, separados por una brecha de sólo 40.000 años luz.
El equipo también descubrió que una proporción significativa de la luz emitida por las galaxias proviene de la formación de estrellas, y que un puente de gas las conecta, lo que revela que las dos están interactuando y en proceso de fusionarse.
Cada uno también parece albergar un agujero negro supermasivo de unas 100 millones de veces la masa del Sol. Esto es enorme para el Universo temprano: incluso el agujero negro central de la Vía Láctea tiene sólo 4,3 millones de masas solares.
Es un descubrimiento espectacular y promete más de lo mismo en el futuro. Mientras tanto, los investigadores están trabajando en el análisis de las observaciones de ALMA para caracterizar el polvo y el gas que rodea a las dos galaxias. Los hallazgos se publicarán en un artículo separado.
La investigación ha sido publicada en Las cartas del diario astrofísico.