Representación artística del disco de acreción de ULAS J1120+0641, un cuásar muy lejano alimentado por un agujero negro enorme con una masa dos mil millones de veces mayor que la del Sol. Crédito de la imagen: ESO / M. Kornmesser
Un equipo de investigadores ha creado un nuevo catálogo de cuásares que será una herramienta útil para el sondeo de cuásares, DMH y SMBH.
Los objetos más brillantes del Universo son los cuásares. Los más poderosos tienen una luz mucho mayor que galaxias enteras. Son la parte visible de un agujero negro supermasivo (SMBH) que se encuentra en el centro de una galaxia. La intensa luz proviene del gas atraído hacia el agujero negro, que a medida que se calienta, emite luz en varias longitudes de onda.
Sin embargo, los quásares no son simplemente objetos antiguos y brillantes. Hay algo importante que nos pueden mostrar sobre la materia oscura.
En los centros de las galaxias grandes se encuentran agujeros negros muy grandes. Los expertos en el espacio saben que los agujeros negros pueden absorber todo, incluso la luz. Pero no todo el gas ingresa en el agujero negro, más allá del horizonte de sucesos y su singularidad, a medida que los agujeros negros atraen el gas cercano hacia ellos. Por el contrario, una gran cantidad de gas crea un disco de acreción que gira alrededor del agujero negro.
Los SMBH no siempre atraen activamente material; esto se conoce como «alimentación». Sin embargo, cuando se alimenta activamente, un SMBH se llama núcleo galáctico activo (AGN). El material del disco se calienta cuando gira. La radiación electromagnética se emite a medida que se calienta. Además, puede producir chorros.
Los astrónomos solo sabían que estaban viendo objetos que emitían ondas de radio cuando comenzaron a detectar esta luz. La fuente de radio cuasi estelar se conoce como cuásar. Sin embargo, con el tiempo, los astrónomos aprendieron más y el término «núcleo galáctico activo» fue adoptado. El término «cuásar» (o quasar) todavía se usa, pero ahora son los AGN más luminosos, una subclase de AGN.
Las galaxias habitadas por cuásares están rodeadas por grandes halos de materia oscura. Los astrónomos creen que los cuásares y los halos de materia oscura (DMH) están relacionados. El DMH puede dirigir más materia hacia el centro de la galaxia, alimentar al SMBH y encender un cuásar, e incluso ayudar a la formación de galaxias más masivas.
Un equipo de investigadores ha creado un nuevo catálogo de cuásares que será una herramienta útil para el sondeo de cuásares, DMH y SMBH. Un nuevo artículo en The Astrophysical Journal llamado «Quaia, the Gaia-unWISE Quasar Catalog: An All-sky Spectroscopic Quasar Sample» contiene sus hallazgos. Kate Storey-Fisher es una investigadora postdoctoral que trabaja en el Donostia International Physics Center (DIPC) en San Sebastián, España.
La comprensión del propósito del nuevo catálogo depende del hecho de que capture el mayor volumen total del Universo cartografiado y todos los cuásares en ese espacio. Este estudio no tiene como objetivo capturar la mayor cantidad de cuásares. El objetivo del catálogo es brindar a los astrofísicos una herramienta para comprender las conexiones entre los cuásares, la materia oscura, los agujeros negros y las galaxias.
El nombre de su catálogo es Quaia, ya que los datos se extraen de la nave espacial Gaia de la ESA. La tarea de Gaia es representar aproximadamente mil millones de objetos de la Vía Láctea, la mayoría de los cuales son estrellas. Y realiza su trabajo con gran precisión. Sin embargo, entre la gran cantidad de estrellas que Gaia ha mapeado, hay una gran cantidad de cuásares que se encuentran mucho más allá de la Vía Láctea. El nombre «Quaia» proviene de eso.
La materia oscura tiende a agruparse en halos alrededor de las galaxias, y el estudio de la distribución de los cuásares puede ayudar a explicar la distribución de la materia oscura. El catálogo de cuásares ayuda a mapear la organización de la materia oscura en la gran escala del Universo.
Esto también incluye el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), que es una evidencia significativa del Big Bang. El enorme poder gravitacional de la red de materia oscura desvía la luz a medida que viaja hacia nosotros a través del espacio. Los científicos pueden hacer una comparación entre la luz CMB que recibimos y el mapa de cuásares. Las comparaciones se centrarán en la relación entre la materia oscura y los cuásares, así como en cómo se agrupa la materia en el Universo.
Los cuásares rastrean la red cósmica, por lo que su distribución ofrece información sobre la red que otras fuentes no pueden ofrecer. Por ejemplo, puede observar cómo se distribuye la materia mediante corrimientos al rojo que son más altos que las galaxias. Y debido a que está basado en el espacio, evita la contaminación de datos que experimentan otros estudios de cuásares, como el Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
Este no es el primer mapa/catálogo de cuásares que se crea. Hay varios otros, incluido uno del Sloan Digital Sky Survey.
Hogg afirma que el catálogo de cuásares es un excelente ejemplo de la productividad de los proyectos astronómicos. Para medir estrellas en nuestra galaxia, Gaia encontró millones de cuásares al mismo tiempo, lo que nos da un mapa del universo.
El nuevo catálogo de Quaia ahora desempeña una función similar. La información que contiene está siendo utilizada por otros investigadores.
Storey-Fisher dice que ha sido emocionante ver cómo este catálogo fomenta tanta ciencia nueva. Desde las fluctuaciones de densidad iniciales que sembraron la red cósmica hasta la distribución de los vacíos cósmicos y el movimiento de nuestro sistema solar a través del universo, investigadores de todo el mundo están utilizando el mapa de cuásares para medir todo.
REFERENCIAS
Quaia, the Gaia-unWISE Quasar Catalog: An All-sky Spectroscopic Quasar Sample. The Astrophysical Journal: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad1328
