Se ha descubierto un doble cuásar que gira en espiral hacia una gran fusión iluminando el “amanecer cósmico”, apenas 900 millones de años después del Big Bang.
ellos son los primeros quásar pareja vio tan atrás en el tiempo cósmico.
Los cuásares están creciendo rápidamente agujeros negros supermasivos en los núcleos de hiperactivos galaxias. Torrentes de gas son empujados por las gargantas de los agujeros negros y quedan atrapados en el cuello de botella de un disco de acreción, que es un denso anillo de gas ultracaliente que está haciendo cola para caer en el agujero negro. No todo cae; Los campos magnéticos envueltos en el disco de acreción giratorio son capaces de levantar muchas partículas cargadas y enviarlas de regreso al espacio profundo en forma de dos chorros que se alejan casi a la misma velocidad. velocidad de la luz. Los chorros y el disco de acreción combinados hacen que el quásar parezca muy luminoso, incluso a través de miles de millones de años luz.
Dado que cada gran galaxia tiene una monstruosa agujero negro Al igual que su calor oscuro, cuando las galaxias chocan y se fusionan, eventualmente también lo hacen sus agujeros negros supermasivos. Durante el amanecer cósmico, que describe los primeros mil millones de años de la historia cósmica, cuando las estrellas y galaxias aparecieron por primera vez en escena, el universo en expansión era más pequeño de lo que es hoy y, por lo tanto, las galaxias estaban más juntas y se fusionaban con más frecuencia. Sin embargo, aunque hasta ahora se han detectado más de 330 cuásares solitarios en los primeros mil millones de años del universo, la abundante población esperada de cuásares dobles se ha destacado por su ausencia… hasta ahora.
El doble cuásar recién descubierto, J121503.42–014858.7 y J121503.55–014859.3, denominados C1 y C2 por sus descubridores, fue detectado utilizando el Telescopio Subaru en Mauna Kea de Hawaii por un equipo dirigido por Yoshiki Matsuoka de la Universidad de Ehime en Japón.
Los astrónomos realizaron un seguimiento espectroscópico utilizando la cámara y espectrógrafo de objetos débiles (FOCAS) en Subaru y el espectrógrafo de infrarrojo cercano Gemini (GNIRS) en el telescopio Gemini Norte, que también se encuentra en la cima de Mauna Kea.
“Lo que aprendimos de las observaciones del GNIRS fue que los quásares son demasiado débiles para detectarlos en el infrarrojo cercano, incluso con uno de los telescopios más grandes en tierra”, dijo Matsuoka en un declaración.
Después de viajar durante 12.900 millones de años, la luz de los quásares ha sido corrido al rojo y estirada a longitudes de onda más largas por la expansión cósmica, por lo que la luz que comenzó como rayos X o ultravioleta termina cerca del extremo rojo e infrarrojo del espectro electromagnético. La luz de los quásares debería ser detectable en el infrarrojo cercano, pero el hecho de que sean débiles en esa longitud de onda significa que una buena parte de su luz está en realidad en otras longitudes de onda producidas por la formación estelar mejorada en las galaxias que albergan los quásares.
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Aumento de la formación de estrellas, que para C1 y C2 se estima entre 100 y 550 masas solares por año (en comparación con una a 10 masas solares por año en nuestro Via Láctea), es un síntoma común de las fusiones de galaxias, porque la interacción agita el gas hidrógeno molecular bruto y provoca la formación de nuevas estrellas.
Los dos agujeros negros también se han movido a una distancia de 40.000 años luz (12.000 pársecs) entre sí. Si bien todavía es una distancia grande, las observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile han encontrado un puente de gas que salva esta distancia entre C1 y C2. Los dos agujeros negros ya están conectados, y ese vínculo sólo se hará más fuerte a medida que sigan acercándose el uno al otro.
La existencia de C1 y C2 es una prueba más de que las galaxias y sus agujeros negros creció rápidamente, y alcanzaron un tamaño y una masa inmensos, durante la era del amanecer cósmico, desafiando nuestros modelos sobre cómo deberían formarse. Cada uno de los agujeros negros tiene una masa de aproximadamente 100 millones de veces la masa de nuestro solque es enorme; Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, es pequeño en comparación, con una masa de sólo 4,1 millones de masas solares. Además, las galaxias anfitrionas de C1 y C2 tienen masas totales en la región de 90 mil millones y 50 mil millones de masas solares, respectivamente, lo que, si bien es sustancialmente menor que la Vía Láctea, es gigantesco para la época.
Como tal, el descubrimiento de este cuásar doble y sus galaxias anfitrionas proporciona un dato vital para comprender mejor el universo temprano y especialmente la época de la reionización, cuando la mayor parte del gas del universo fue ionizado por la radiación de las primeras estrellas, galaxias y cuásares, poniendo fin a la edad oscura cósmica. Uno de los grandes enigmas de cosmología es cuál de esas tres cosas contribuyó más a la reionización.
“Las propiedades estadísticas de los quásares en la época de la reionización nos dicen muchas cosas, como el progreso y el origen de la reionización, la formación de agujeros negros supermasivos durante el amanecer cósmico y la evolución más temprana de las galaxias anfitrionas de los quásares”, dijo Matsuoka.
Estamos viendo estos dos cuásares tal como eran hace unos 12.900 millones de años. ¿Qué fue de ellos desde entonces? Las simulaciones indican que eventualmente los dos agujeros negros se fusionarán en una explosión de ondas gravitacionales. Esto hará que el quásar combinado sea aún más luminoso y aumentará la tasa de formación de estrellas en la galaxia fusionada a más de 1.000 masas solares por año, creando una de las galaxias más extremas del universo. En última instancia, puede convertirse en uno de los gigantes galaxias elípticas en el corazón de un cúmulo de galaxias masivo, como M87 en el cúmulo de Virgo.
Los hallazgos fueron publicados el 5 de abril en Las cartas del diario astrofísicocon un papel complementario discutiendo las mediciones de ALMA.