Un telescopio cósmico hace 'zoom' hasta el comienzo del big bang
Las observaciones de Géminis proporcionan piezas críticas del rompecabezas para confirmar este objeto como el quásar de apariencia más brillante tan temprano en la historia del Universo, lo que aumenta la esperanza de que se encuentren más fuentes como esta. Antes de que el cosmos alcanzara su billonésimo cumpleaños, parte de la primera luz cósmica comenzó un largo viaje a través del Universo en expansión.
Un haz de luz en particular, procedente de una fuente energética llamada quásar, pasó accidentalmente cerca de una galaxia intermedia, cuya gravedad se inclinó y magnificó la luz del quásar y la reenfocó en nuestra dirección, permitiendo que telescopios como el Géminis del Norte exploren el quásar con gran detalle.
"Si no fuera por este telescopio cósmico improvisado, la luz del quásar parecería 50 veces más tenue --subraya Xiaohui Fan, de la Universidad de Arizona, quien dirigió el estudio--. Este descubrimiento demuestra que existen quásares con lentes gravitacionales a pesar del hecho de que hemos estado buscando durante más de 20 años y no hemos encontrado otros tan lejanos en el tiempo".
Las observaciones de Gemini proporcionaron piezas clave del rompecabezas al rellenar un agujero crítico en los datos. El telescopio Gemini Norte en Maunakea, Hawai, utilizó el espectrógrafo de casi infrarrojos Gemini (GNIRS, por sus siglas en inglés) para diseccionar una franja significativa de la parte infrarroja del espectro de la luz. Los datos de Gemini contenían la firma reveladora de magnesio, que es fundamental para determinar cuánto tiempo atrás estamos mirando.
Las observaciones de Géminis también condujeron a una determinación de la masa del agujero negro que alimenta el quásar. "Cuando combinamos los datos de Gemini con observaciones de múltiples observatorios en Maunakea, el Telescopio Espacial Hubble y otros observatorios de todo el mundo, pudimos pintar una imagen completa del quásar y la galaxia intermedia", apunta Feige Wang, de la Universidad de California, Santa Bárbara (Estados Unidos), que es miembro del equipo de descubrimiento.
De la época de la primera luz del Big Bang
Esa imagen revela que el quásar está ubicado muy atrás en el tiempo y el espacio, poco después de lo que se conoce como la Época de Reionización, cuando la primera luz emergió del Big Bang. "Esta es una de las primeras fuentes brillantes cuando el Universo surgió de las edades oscuras cósmicas", afirma Jinyi Yang, de la Universidad de Arizona, otro miembro del equipo. "Antes de esto, no se habían formado estrellas, quásares o galaxias, hasta que objetos como este aparecieron como velas en la oscuridad", añade.
La galaxia de primer plano que mejora nuestra visión del quásar es especialmente tenue, lo cual es extremadamente fortuito. "Si esta galaxia fuera mucho más brillante, no hubiéramos podido diferenciarla del quásar", explica Fan, y agrega que este hallazgo cambiará la forma en que los astrónomos buscarán quásares con lentes en el futuro y podrían aumentar significativamente la cantidad de descubrimientos de lentes del quásar. Sin embargo, Fan sugiere: "No esperamos encontrar muchos quásares más brillantes que este en todo el Universo observable".
El brillo intenso del quásar, conocido como J0439 + 1634 (J0439 + 1634 para abreviar), también plantea que está alimentado por un agujero negro supermasivo en el corazón de una joven galaxia en formación. La amplia apariencia de la huella de magnesio capturada por Géminis permitió a los astrónomos medir la masa del agujero negro supermasivo del quásar a 700 millones de veces la del Sol.
El agujero negro supermasivo está probablemente rodeado por un disco aplanado de polvo y gas. Este anillo de materia, conocido como disco de acreción, es muy probable que continúe girando hacia dentro para alimentar la central eléctrica del agujero negro.
Las observaciones en longitudes de onda submilimétricas con el Telescopio James Clerk Maxwell en Maunakea sugieren que el agujero negro no solo está acumulando gas, sino que puede provocar el nacimiento de estrellas a una tasa prodigiosa, que parece ser de hasta 10.000 estrellas por año. En comparación, nuestra Vía Láctea Galaxy genera una estrella por año. Sin embargo, debido al aumento del efecto de las lentes gravitacionales, la velocidad real de formación de estrellas podría ser mucho menor.
Los quásares son fuentes extremadamente energéticas alimentadas por enormes agujeros negros que se cree que residieron en las primeras galaxias que se formaron en el Universo. Debido a su brillo y distancia, los quásares proporcionan una visión única de las condiciones en el Universo temprano.
Este quásar tiene un desplazamiento al rojo de 6,51, lo que se traduce en una distancia de 12.800 millones de años luz, y parece brillar con una luz combinada de unos 600 trillones de soles, impulsada por la ampliación de la lente gravitacional. La galaxia de primer plano que curvó la luz del quásar se encuentra aproximadamente a la mitad de esa distancia, a tan solo 6.000 millones de años luz de nosotros.
