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El cuásar más lejano detectado hasta la fecha
Mi amiga virtual, la periodista Ángela Bernardo, me pidió hace un par de días unos comentarios a un artículo científico publicado estos días en Nature sobre el descubrimiento del cuásar más lejano.
El título del artículo científico, liderado por el astrofísico Eduardo Bañados, es An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5 ("Un agujero negro de 800 millones de masas solares en un Universo con gas significativamente neutro a corrimiento al rojo de 7.5").
El artículo de Ángela para Hipertextual está aquí: Un agujero negro supermasivo nos permite saber cómo era el universo en su infancia.
Por complementar, adjunto debajo las respuestas a las preguntas que me hizo Ángela:
1. ¿Qué supone la detección del cuásar más lejano observado hasta la fecha?
Hemos roto otra barrera de distancia al encontrar un objeto aún más lejano que el que ya conocíamos. Esto a veces está bien para los titulares, pero la importancia de este descubrimento es por dos motivos: observar a esa distancia un agujero negro súpermasivo de gran tamaño (ayudando a entender cómo crecen los agujeros negros) y el estudio de las propiedades que se derivan del medio en el que se encuentra. Este cuásar está tan lejos que el Universo sólo tenía unos 690 millones de años de edad. Los datos observacionales del cuásar apoyan la hipótesis de que entonces la mayoría del gas difuso ya estaba en estado neutro (y no ionizado), restringiendo de forma independiente a otras observaciones (como el estudio de la radiación cósmica de fondo) la llamada "época de la reoinización", el momento en el que el hidrógeno difuso y frío generado tras la época de la recombinación (que es el eco del Big Bang, a 400 mil años después del comienzo del tiempo) "se volvió a encender" por la acción de las estrellas en formación. Vamos, "la época de la reionización" marcaría el momento en el que se empezaron a formar estrellas en el Universo
2. ¿Qué significa que su desplazamiento al rojo sea de 7,54?
Que este objeto está muy, muy, muy lejos :-)
Los astrónomos medimos la distancia a las galaxias estudiando el "corrimiento al rojo" (efecto Doppler) de la luz que nos llega.
Las distancias exactas son muy difíciles de estimar y están sujetos a modelos cosmológicos, pero el "redshift" o corrimiento al rojo es un número observacional muy fácil de medir. Sólo necesitamos identificar un rasgo concreto del espectro (una línea de emisión como H-alpha o Lyman-alpha, o líneas de absorción, pero estas son mucho más débiles) y medir la diferencia entre la longitud de onda a la que medimos la línea y su longitud de onda en el laboratorio. Dividimos entre la longitud de onda en el laboratorio, y eso es el redshift, matemáticamente: z = (L_obs - L_lab ) / L_lab.
Por ejemplo, las galaxias cercanas con las que yo trabajo tienen "redshifts" de 0.001 - 0.02.
Con el redshift también se puede calcular de forma directa la velocidad a la que parece que la galaxia se aleja de nosotros. Simplemente es multiplicar el redsfhit por la velocidad de la luz: v = c * z.
Actualización: Aunque esto es sólo válido para redshift pequeños, para redshift grandes hay que tener en cuenta un modelo cosmológico.
Con eso, mis galaxias cercanas "parecen alejarse" a velocidades de 300 - 6000 km/s.
Un redshift de 7.54 indica que ese objeto se aleja de nosotros a 7.54 veces la velocidad de la luz, a 2.26 millones de km/s.
Actualización: escribí esto rápidamente y, acostumbrado a hacer estos cálculos en el universo local, metí la pata hasta el fondo aquí. Afortunadamente Albert en un comentario me corrigió: un redshift de 7.54 corresponde a una distancia de 9 mil millones de años-luz usando los valores cosmológicos estándares, lo que llevaría (usando la Ley de Hubble-Lemaitre) a una velocidad de recesión de v = Ho * d = 2c. Así, la frase tachada debería decir: Un redshift de 7.54 indica que ese objeto se aleja de nosotros a 2 veces la velocidad de la luz, a 600 mil km/s.
Ojo que esto no viola la Relatividad Especial: no es la luz la que se mueve así, es el ESPACIO el que se expande a esa velocidad. La expansión del espacio NO tiene el límite de la velocidad de la luz de las partículas.
3. ¿Qué nos puede enseñar sobre el universo temprano?
Ya te lo respondí arriba: sobre todo ayuda a concretar mejor en qué momento se encendieron las primeras estrellas.
4. ¿Cómo afecta este descubrimiento a las teorías que existen sobre la aparición y crecimiento de agujeros negros?
Este descubrimiento tiene cierta importancia, porque se estima que el agujero negro súpermasivo que general el cuásar tiene unas 800 millones de masas solares, restringiendo así los modelos de evolución y crecimiento de agujeros negros súpermasivos (recuerdo que los agujeros negros crecen por fusión de objetos más pequeños, como las galaxias, y la fusión de agujeros negros es una fuente importante de ondas gravitatorias). En particular, este hallazgo apoya los modelos de crecimiento rápido de agujeros negros súper masivos.
5. Y una pregunta un poco tonta: ¿puedo utilizar cuásar como sinónimo de agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia o no es correcto técnicamente?
No, no es lo mismo. Un agujero negro súpermasivo es un agujero negro con más de 1 millón de veces la masa del Sol. Nuestra Galaxia posee uno de ellos, de unos 4.5 millones de masas solares. Todas las galaxias (salvo las enanas, pero esto es otro tema) poseen agujeros negros súpermasivos. La "cosa" es saber si el agujero negro está activo o no. En el Universo Local los agujeros negros súpermasivos que son activos se llaman "AGNs" o "Active Galactic Nuclei", muchos de ellos también son radiogalaxias. El caso extremos es el de los cuásares, donde la emisión de radiación del agujero negro es tan brutal que "enmascara" a la galaxia entera. Pero los cuásares sólo los vemos en el universo distante, no en el local. Precisamente uno de los logros científicos más grandes del Hubble Space Telescope fue la confirmación de que los cuásares estaban en galaxias (hasta entonces sólo se veían como un "puntito muy brillante muy lejos", de ahí el nombre de cuásar - quasi-stellar).
Más información sobre qué son los cuásares en esta historia de Naukas: El descubrimiento de los cuásares (abril de 2013).
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Comentarios
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| De: Albert |
Fecha: 2017-12-26 00:24 |
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Saludos Ángel y Felices Fiestas de un seguidor habitual de tu blog.
Nota que cuando dices
“Un redshift de 7.54 indica que ese objeto se aleja de nosotros a 7.54 veces la velocidad de la luz”
la memoria y la inmediatez de la entrevista te ha jugado una mala pasada. La fórmula
v = z * c
solo es una aproximación válida para redshifts pequeños, z < 0.3
Para z = 7.54 hay que, primero hallar la distancia comóvil “d” integrando la ecuación de Friedman y a continuación usar la relación de Hubble para hallar la velocidad de recesión.
v = Ho * d
Los parámetros correspondientes a z = 7.54 son:
Factor de escala a = 0.117
Tiempo cósmico = 691.4 millones de años
Tiempo luz = 13107.6 millones de años
Distancia comóvil d = 9004 Mpc
Constante de Hubble actual Ho = 67.74 (km/s)/Mpc
Por lo tanto la velocidad de recesión actual v = Ho * d = 609931 km/s = 2.03 c
El parámetro de Hubble en esa época H = 942.15 (km/s)/Mpc
Cuando este quasar emitió la luz que nos llega ahora, el Universo solo tenía 691.4 millones de años y se expandía más deprisa que ahora, (H = 942.15) Entonces la velocidad de recesión del quasar fue de
v = 9004 * 0.117 *942.15 / 300000 = 3.31 c
Actualmente no hay en el Universo Observable velocidades de 7.54 c. Actualmente, la máxima velocidad de recesión del Universo Observable es la del Horizonte de Partículas, (z = infinito) que es de 3.21 c
Nada más, perdona el rollo, pero creo que le puede ser útil a otros aficionados a la Astronomía que como yo, pasen por aquí.
Muchas gracias por divulgar Ciencia y Tecnología y ánimos para continuar :)
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¡Gracias, Albert, por la aclaración! Tienes toda la razón, con las prisas y como yo trabajo más en el Universo Local, no mencioné ni corregí que v = z*c es sólo una aproximación. Gracias por las molestias y por dar los números.
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