Los astrónomos han utilizado la visión de campo amplio de la Cámara de Energía Oscura para confirmar que los cuásares alimentados por agujeros negros supermasivos en el universo primitivo estaban agrupados en vecindarios densos. Sin embargo, parece que estas bestias cósmicas no eran exactamente los mejores vecinos.
El equipo detrás de esta investigación descubrió que los cuásares son “vecinos ruidosos” que emiten radiación que puede cortar formación de estrellas“matando” así a las galaxias que viven en sus vecindarios cósmicos cercanos. Como resultado, las galaxias compañeras más cercanas alrededor de algunos cuásares no crecen y, por lo tanto, son demasiado pequeñas y tenues para verlas.
El equipo afirma que estos resultados sobre la “densidad urbana” de cuásares y sus galaxias compañeras también podrían explicar por qué algunos estudios previos sobre la densidad del universo primitivo han mostrado galaxias y cuásares muy agrupados, mientras que otros han indicado una falta de galaxias compañeras alrededor de los cuásares.
Para realizar su estudio, los investigadores se centraron en el cuásar VIK 2348-3054, situado a unos 12,8 años luz de la Tierra. La distancia a este cuásar está muy bien definida gracias a la Gran Conjunto Milimétrico de Atacama (ALMA).
Con su objetivo seleccionado, la Cámara de Energía Oscura, o DECam, montada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, permitió al equipo realizar la búsqueda de área en el cielo más grande jamás realizada en un cuásar del universo tempranoSi bien el campo de visión de tres grados cuadrados de DECam proporcionó una descripción general expansiva del vecindario cósmico de VIK 2348–3054, su filtro de banda estrecha fue el complemento perfecto para permitir que el equipo se concentrara en Las galaxias compañeras que rodean el cuásar.
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“Este estudio del cuásar realmente fue la tormenta perfecta”, dijo el líder del equipo Trystan Lambert, investigador postdoctoral en el nodo de la Universidad de Australia Occidental. del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR), dijo en un comunicado“Teníamos un cuásar con una distancia bien conocida, y DECam en el telescopio Blanco ofrecía el enorme campo de visión y el filtro exacto que necesitábamos”.
Los primeros cuásares tenían despensas bien abastecidas
Los cuásares se encuentran entre las fuentes de luz más brillantes del universo conocido, y a menudo eclipsan la luz combinada de todas las estrellas de las galaxias. que los rodea. El motor que impulsa estas emisiones es central agujeros negros supermasivos con masas millones de veces mayores que la del Sol.
Como cualquier motor, estos monstruos cósmicos necesitan combustible. En el caso de los cuásares, este combustible se presenta en forma de gas y polvo que giran alrededor de los agujeros negros respectivos, llamados “disco de acreciónque alimenta gradualmente los vacíos. La tremenda influencia gravitatoria del agujero negro provoca una enorme cantidad de fricción en el disco de acreción, sobrecalentando este material y creando plasma y una intensa radiación electromagnética que forma las emisiones del cuásar.
Los agujeros negros son comedores desordenadossin embargo. Parte del material es canalizado por campos magnéticos potentes hacia sus polos, donde se acelera a velocidades cercanas a la de la luz y se expulsa en forma de chorros colimados de plasma. A estos chorros también los acompañan brillantes emisiones electromagnéticas.
Para facilitar sus poderosas emisiones y permitir que sus agujeros negros supermasivos crezcan hasta alcanzar tamaños enormes en el universo relativamente temprano, los cuásares deben estar rodeados de una abundancia de material del cual alimentarse.
La tasa de alimentación necesariamente alta ha llevado a muchos astrónomos a proponer que los cuásares deben estar ubicados en algunos de los regiones más densas del universo donde hay mucho gas disponible. Sin embargo, las observaciones no siempre han apoyado esa idea, lo que resulta confuso.
Para investigar esto, Lambert y sus colegas contaron las galaxias compañeras alrededor de VIK J2348-3054 midiendo una emisión específica llamada Radiación Lyman-alfaEsta es la señal de una forma de hidrógeno a la que se le han quitado sus electrones a altas temperaturas. Los electrones y los núcleos de hidrógeno se recombinan y los átomos de hidrógeno previamente ionizados recuperan algunos electrones. Este es un indicador típico de formación de estrellas y, por lo tanto, indica que galaxias más jóvenes y más pequeñas están dando origen a cuerpos estelares.
Afortunadamente, la radiación Lyman-alfa es un buen determinante de corrimiento al rojo valores, El cambio en la frecuencia de la luz que detectamos cuando una fuente de luz se aleja de nuestro punto de observación en el universo. Esto significa que sirve como una buena manera de determinar las distancias a estas pequeñas y jóvenes galaxias. Estas mediciones pueden usarse luego para construir un modelo tridimensional de la región alrededor de un cuásar.
Al hacer lo mismo con el cuásar VIK J2348-3054, el equipo encontró 38 galaxias compañeras, a una distancia de hasta 60 millones de años luz, lo que indica una región densa del espacio. Para sorpresa de Lambert y sus colegas, también encontraron una ausencia total de galaxias compañeras a una distancia de 15 millones de años luz del cuásar.
Eso podría explicar por qué las investigaciones anteriores que investigaban los entornos de los cuásares han arrojado resultados contradictorios sobre la densidad. Esto se debe a que las investigaciones que indicaban que había espacio vacío alrededor de los cuásares podrían haberse centrado en las regiones inmediatas alrededor de estos agujeros negros supermasivos. Esas regiones habrían estado pobladas por las galaxias indetectables que habían extinguido la formación estelar. Por el contrario, las investigaciones que mostraban regiones abarrotadas de espacio alrededor de los cuásares observaban el panorama general, pero no se centraban en las inmediaciones alrededor de los cuásares. DECam proporcionó una imagen más clara porque facilitó el único estudio hasta el momento que incluía datos de áreas grandes a áreas pequeñas.
“La visión extremadamente amplia de DECam es necesaria para estudiar a fondo los vecindarios de los cuásares. Realmente hay que abrirse a un área más grande”, dijo Lambert. “Esto sugiere una explicación razonable de por qué las observaciones anteriores están en conflicto entre sí”.
Los investigadores sospechan que conocen la razón de la aparente escasez de galaxias compañeras en las proximidades de este cuásar. Sugieren que podría ser el resultado de Radiación intensa del cuásar Esto impide la formación de estrellas y, por lo tanto, mata el crecimiento de galaxias cercanas. Eso significa que esas galaxias probablemente estén allí, pero son demasiado pequeñas y tenues para verlas.
“Algunos cuásares no son vecinos tranquilos”, concluyó Lambert. “Las estrellas en las galaxias se forman a partir de gas que es lo suficientemente frío como para colapsar por su propia gravedad. Los cuásares luminosos pueden ser potencialmente tan brillantes como para iluminar este gas en las galaxias cercanas y calentarlo, impidiendo este colapso”.
La investigación del equipo aparece en la revista Astronomía y Astrofísica.