Las observaciones del Observatorio Gemini identifican una huella digital clave de un cuásar extremadamente distante, lo que permite a los astrónomos tomar muestras de la luz emitida desde los albores del tiempo. Los astrónomos descubrieron esta profunda visión del espacio y el tiempo gracias a una galaxia en primer plano que actúa como una lente gravitacional.que magnificó la antigua luz del cuásar. Las observaciones de Géminis proporcionan piezas críticas del rompecabezas para confirmar este objeto como el quásar más brillante que aparece 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 milésimo cumpleaños, parte de la primera luz cósmica comenzó un largo viaje a través del Universo en expansión. Un rayo de luz particular, de una fuente energética llamada cuásar, pasó por casualidad cerca de una galaxia interpuesta, cuya gravedad se doblóy amplió la luz del cuásar y la reorientó en nuestra dirección, permitiendo que telescopios como Gemini North exploren el cuásar con gran detalle.
"Si no fuera por este telescopio cósmico improvisado, la luz del cuásar aparecería unas 50 veces más tenue", dijo Xiaohui Fan de la Universidad de Arizona que dirigió el estudio. "Este descubrimiento demuestra que existen cuásares con lentes muy gravitacionales a pesar deel hecho de que hemos estado buscando durante más de 20 años y no hemos encontrado otros tan atrás en el tiempo ".
Las observaciones de Gemini proporcionaron piezas clave del rompecabezas al llenar un agujero crítico en los datos. El telescopio Gemini North en Maunakea, Hawai'i, utilizó el espectrógrafo Gemini Near-InfraRed GNIRS para diseccionar una franja significativa de la parte infrarrojadel espectro de la luz. Los datos de Géminis contenían la firma reveladora de magnesio, que es fundamental para determinar qué tan atrás estamos mirando en el tiempo. Las observaciones de Géminis también condujeron a una determinación de la masa del agujero negro que alimenta el cuásar ".Cuando combinamos los datos de Gemini con observaciones de múltiples observatorios en Maunakea, el telescopio espacial Hubble y otros observatorios en todo el mundo, pudimos pintar una imagen completa del cuásar y la galaxia interviniente ", dijo Feige Wang de la Universidad deCalifornia, Santa Bárbara, que es miembro del equipo de descubrimiento.
Esa imagen revela que el cuásar se encuentra muy atrás en el tiempo y el espacio, poco después de lo que se conoce como la Época de la Reionización, cuando la primera luz surgió del Big Bang ". Esta es una de las primeras fuentespara brillar a medida que el Universo emergió de las edades oscuras cósmicas ", dijo Jinyi Yang de la Universidad de Arizona, otro miembro del equipo de descubrimiento." Antes de esto, no se habían formado estrellas, cuásares o galaxias, hasta que aparecieron objetos como estecomo velas en la oscuridad "
La galaxia en primer plano que mejora nuestra visión del cuásar es especialmente tenue, lo cual es extremadamente fortuito. "Si esta galaxia fuera mucho más brillante, no habríamos podido diferenciarla del cuásar", explicó Fan, y agregó que estoel hallazgo cambiará la forma en que los astrónomos buscan cuásares con lentes en el futuro y podría aumentar significativamente la cantidad de descubrimientos de quásares con lentes. Sin embargo, como sugirió Fan, "No esperamos encontrar muchos cuásares más brillantes que este en todo el Universo observable"."
El intenso brillo del cuásar, conocido como J0439 + 1634 J0439 + 1634 para abreviar, también sugiere que está alimentado por un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia en formación joven. La amplia apariencia de la huella digital de magnesio capturadaGemini también permitió a los astrónomos medir la masa del agujero negro supermasivo del cuásar a 700 millones de veces la del Sol. El agujero negro supermasivo probablemente esté rodeado por un disco aplastado de polvo y gas. Este toro de materia, conocido comoun disco de acreción, muy probablemente en espiral continua hacia adentro para alimentar la fuente de energía del agujero negro.- que parece tener hasta 10,000 estrellas por año; en comparación, nuestra Vía Láctea hace una estrella por año. Sin embargo, debido al efecto de aumento de la lente gravitacional, la tasa realde formación estelar podría ser mucho más bajo.
Los cuásares 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 cuásares proporcionan una visión única de las condiciones en el Universo temprano. Este cuásar tieneun desplazamiento al rojo de 6.51, que se traduce en una distancia de 12.8 mil millones de años luz, y parece brillar con una luz combinada de aproximadamente 600 billones de soles, impulsada por el aumento de la lente gravitacional. La galaxia de primer plano que doblaba la luz del cuásar es aproximadamente la mitad de esa distancialejos, a solo 6 mil millones de años luz de nosotros.
El equipo de Fan seleccionó a J0439 + 1634 como un candidato de cuásar muy distante basado en datos ópticos de varias fuentes: el Telescopio de levantamiento panorámico y el Sistema de respuesta rápida1 Pan-STARRS1; operado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai, Estados UnidosEncuesta del Hemisferio del Telescopio Infrarrojo del Reino realizada en Maunakea, Hawai'i, y el archivo del telescopio espacial Explorador de Encuesta Infrarroja de Campo Amplio WISE de la NASA
Las primeras observaciones espectroscópicas de seguimiento, realizadas en el Telescopio de Espejos Múltiples en Arizona, confirmaron el objeto como un cuásar de alto desplazamiento al rojo. Las observaciones posteriores con los telescopios Gemini North y Keck I en Hawai confirmaron el hallazgo del MMT, ycondujo a la detección de Gemini de la huella dactilar de magnesio crucial, la clave para enclavar la fantástica distancia del cuásar. Sin embargo, la galaxia de lente de primer plano y el cuásar aparecen tan cerca que es imposible separarlos con imágenes tomadas del suelo debido al desenfoque dela atmósfera de la Tierra. Tomó las imágenes exquisitamente nítidas del Telescopio Espacial Hubble para revelar que la imagen del quásar está dividida en tres componentes por una débil galaxia de lentes.
El cuásar está listo para un futuro escrutinio. Los astrónomos también planean usar el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, y eventualmente el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, para mirar dentro de los 150 años luz del agujero negro y detectar directamente la influencia de la gravedaddesde el agujero negro en el movimiento de gas y la formación de estrellas en sus alrededores. Cualquier descubrimiento futuro de cuásares muy distantes como J0439 + 1634 continuará enseñando a los astrónomos sobre el entorno químico y el crecimiento de agujeros negros masivos en nuestro Universo temprano.
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Materiales proporcionado por Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía AURA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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