Los cuásares son algunos de los objetos más brillantes del Universo. Los más brillantes son tan luminosos que eclipsan un billón de estrellas. ¿Pero por qué? ¿Y qué nos dice su brillo sobre las galaxias que las albergan?
Para tratar de responder esa pregunta, un grupo de astrónomos echó otro vistazo a 28 de los cuásares más brillantes y cercanos. Pero para entender su trabajo, tenemos que retroceder un poco, comenzando con agujeros negros supermasivos.
Un agujero negro supermasivo (SMBH) es un agujero negro con más de un millón de masas solares. También pueden ser mucho más grandes que eso; hasta miles de millones de masas solares. Una de estas entidades reside en el centro de la mayoría de las galaxias, excluyendo las galaxias enanas y similares.
Son el resultado del colapso gravitacional de una estrella masiva, y ocupan un trozo de espacio esferoidal del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.
La Vía Láctea tiene uno de estos SMBH. Se llama Sagitario estrella A (Sgr A *) y tiene alrededor de 2,6 millones de masas solares. Pero Sgr A * es bastante tranquilo para un SMBH. Otros SMBH son mucho más activos y se llaman núcleos galácticos activos (AGN).
En un AGN, el agujero negro está acumulando activamente materia, formando un toro de gas que se calienta. Al hacerlo, el gas emite radiación electromagnética, que podemos ver. Los AGN pueden emitir radiación en todo el espectro electromagnético.
Hay subclases de AGN y un nuevo estudio se centró en una de esas subclases llamadas cuásares. Un cuásar es el tipo más poderoso de AGN, y pueden brillar con la luz de un billón de soles. Pero algunos de estos cuásares están ocultos detrás de su propio toro, que bloquea nuestra línea de visión. En los estudios de cuásares, estos son ignorados u omitidos, porque son difíciles de ver.
Pero eso crea un problema, porque omitirlos de la población de quásares significa que podríamos estar perdiendo algo. También significa que una de las preguntas centrales sobre los quásares podría no abordarse adecuadamente.
La pregunta es realmente múltiple: ¿son estos AGN extremadamente brillantes impulsados por una acumulación moderada en agujeros negros extremadamente masivos? ¿O están alimentados por una acumulación extrema en agujeros negros de masa más moderada? O tal vez algo más está sucediendo. ¿Están alimentados por una galaxia anfitriona que pasa de una galaxia en formación estelar a algo más tranquilo como una galaxia elíptica? Al ignorar u omitir los cuásares que son difíciles de ver, dificulta encontrar respuestas.
Un equipo de astrónomos observó 28 AGN que estaban cerca y entre las más luminosas. La mayoría de ellos estaban en galaxias elípticas. El único criterio para elegirlos fue la intensa actividad en sus núcleos. Sus emisiones de radio abarcan factores de decenas de miles, y sus masas también cubren un amplio rango. Los astrónomos querían averiguar si estos AGN brillantes tenían otras cualidades distintivas que los distinguirían de los AGN oscurecidos de menor luminosidad.
¿Qué encontraron?
Hay algunos resultados interesantes y sorprendentes en este estudio. Algunos de los resultados parecen estar de acuerdo con otros estudios, mientras que algunos van contra la corriente.
- El equipo no tiene imágenes para todas las galaxias anfitrionas en su estudio, pero para las que sí tienen imágenes son galaxias elípticas, o al menos morfologías dominadas por protuberancias. Eso contrasta con otros estudios de cuásares de baja luminosidad, y también con la expectativa de que al menos algunas de las 28 galaxias anfitrionas serían espirales.
- Las galaxias anfitrionas abarcan un rango bastante amplio de masas, con una concentración de masas relativamente altas. Estas masas superiores y las altas luminosidades coinciden con la transformación de las galaxias activas formadoras de estrellas en galaxias esferoides más inactivas.
- Hay una gran diversidad en las emisiones de radio en los 28 AGN elegidos, lo que significa que no hay "características definitorias claras y robustas para nuestro tipo de fuentes", como dicen en su conclusión.
- El rango en la luminosidad de los rayos X y las masas de los agujeros negros no puede explicar el amplio rango de luminosidad de las ondas de radio.
- Las fuentes más luminosas y oscuras de la muestra no están alimentadas por agujeros negros de baja masa con altas tasas de acreción o por agujeros negros de gran masa con tasas de acreción más bajas.
En la conclusión de su artículo, los autores resumen sus hallazgos, y parece que por ahora, al menos, no hay una explicación clara para estos cuásares más luminosos que brillan con la luz de un billón de estrellas.
"Encontramos que, como grupo, nuestra muestra de algunos de los AGN más oscuros y luminosos en BASS / DR1 no exhibe propiedades distintivas con respecto a sus masas de agujeros negros, proporciones de Eddington y / o masas estelares de sus galaxias anfitrionas". "
También señalan que las galaxias anfitrionas son en su mayoría todas elípticas, un hallazgo sorprendente. Si este hallazgo puede ser corroborado por otros investigadores, "... puede prestar alguna evidencia indirecta en apoyo de la idea popular de que las épocas de intenso crecimiento de SMBH están vinculadas a la transformación de galaxias de discos (formadores de estrellas) a elípticas (apagadas) ( es decir, a través de fusiones importantes) ".
Hay 21 investigadores detrás de este estudio, en instituciones que incluyen el Harvard y el Centro Smithsonian de Astrofísica, la Universidad de Tel-Aviv, la Universidad de Kyoto, JPL, el Observatorio Naval, el ESO y muchos otros. Los datos para su estudio provienen de la encuesta de todo el cielo Swift / BAT de 70 meses, y con observaciones utilizando los observatorios Keck, VLT y Palomar. El estudio se titula "Estudio espectroscópico BAT AGN - XIII. La naturaleza del AGN oscurecido más luminoso en el universo de bajo desplazamiento al rojo ”. Se publica en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
Más:
- Comunicado de prensa: La naturaleza de los núcleos galácticos activos oscurecidos
- Documento de investigación: Estudio espectroscópico BAT AGN - XIII. La naturaleza del AGN oscurecido más luminoso en el universo de bajo desplazamiento al rojo
- Revista espacial: ¿Cómo pueden brillar los agujeros negros?
