El telescopio espacial Hubble de la NASA está "viendo el doble". Mirando hacia atrás 10 mil millones de años en el pasado del universo, los astrónomos del Hubble encontraron un par de cuásares que están tan cerca unos de otros que parecen un solo objeto en fotos telescópicas terrestres, perono en la visión nítida del Hubble.
Los investigadores creen que los quásares están muy cerca unos de otros porque residen en los núcleos de dos galaxias fusionadas. El equipo ganó el "doble diario" al encontrar otro par de cuásares en otro dúo de galaxias en colisión.
Un quásar es un faro brillante de luz intensa procedente del centro de una galaxia distante que puede eclipsar a toda la galaxia. Está alimentado por un agujero negro supermasivo que se alimenta vorazmente de la materia que se infla, desencadenando un torrente de radiación.
"Estimamos que en el universo distante, por cada 1000 cuásares, hay un doble cuásar. Por lo tanto, encontrar estos dobles cuásares es como encontrar una aguja en un pajar", dijo el investigador principal Yue Shen de la Universidad de Illinois en Urbana.Champaign.
El descubrimiento de estos cuatro cuásares ofrece una nueva forma de sondear colisiones entre galaxias y la fusión de agujeros negros supermasivos en el universo temprano, dicen los investigadores.
Los quásares están esparcidos por todo el cielo y eran más abundantes hace 10 mil millones de años. Hubo muchas fusiones de galaxias en ese entonces alimentando los agujeros negros. Por lo tanto, los astrónomos teorizan que debería haber habido muchos cuásares duales durante ese tiempo.
"Esta es realmente la primera muestra de cuásares duales en la época máxima de formación de galaxias con la que podemos probar ideas sobre cómo los agujeros negros supermasivos se unen para formar eventualmente un binario", dijo Nadia Zakamska, miembro del equipo de investigación de Johns Hopkins.Universidad en Baltimore, Maryland.
Los resultados del equipo aparecieron en la edición en línea del 1 de abril de la revista Nature Astronomy.
Shen y Zakamska son miembros de un equipo que está utilizando Hubble, el observatorio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea y el Sloan Digital Sky Survey, así como varios telescopios terrestres, para compilar un censo sólido de pares de cuásares a principios deuniverso.
Las observaciones son importantes porque el papel de un cuásar en los encuentros galácticos juega un papel crítico en la formación de galaxias, dicen los investigadores. A medida que dos galaxias cercanas comienzan a distorsionarse gravitacionalmente, su interacción canaliza material hacia sus respectivos agujeros negros, encendiendo sus cuásares.
Con el tiempo, la radiación de estas "bombillas" de alta intensidad lanza poderosos vientos galácticos, que barren la mayor parte del gas de las galaxias fusionadas. Privadas de gas, la formación de estrellas cesa y las galaxias evolucionan hacia galaxias elípticas.
"Los cuásares tienen un impacto profundo en la formación de galaxias en el universo", dijo Zakamska. "Encontrar cuásares duales en esta época temprana es importante porque ahora podemos probar nuestras ideas de larga data sobre cómo los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas evolucionan juntos."
Hasta ahora, los astrónomos han descubierto más de 100 cuásares dobles en galaxias fusionadas. Sin embargo, ninguno de ellos es tan antiguo como los dos cuásares dobles de este estudio.
Las imágenes del Hubble muestran que los quásares dentro de cada par están separados por solo unos 10.000 años luz. En comparación, nuestro Sol está a 26.000 años luz del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.
Los pares de galaxias anfitrionas eventualmente se fusionarán, y luego los cuásares también se fusionarán, lo que resultará en un solo agujero negro solitario aún más masivo.
Encontrarlos no fue fácil. El Hubble es el único telescopio con una visión lo suficientemente nítida como para observar el universo primitivo y distinguir dos cuásares cercanos que están tan lejos de la Tierra. Sin embargo, la resolución nítida del Hubble por sí sola no es lo suficientemente buena paraencuentra estas balizas de luz dual.
Los astrónomos primero necesitaban averiguar dónde apuntar al Hubble para estudiarlos. El desafío es que el cielo está cubierto con un tapiz de cuásares antiguos que cobraron vida hace 10 mil millones de años, solo una pequeña fracción de los cuales son duales.una técnica imaginativa e innovadora que requirió la ayuda del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea y el Sloan Digital Sky Survey basado en tierra para compilar un grupo de candidatos potenciales para que Hubble los observara.
Ubicado en el Observatorio Apache Point en Nuevo México, el telescopio Sloan produce mapas tridimensionales de objetos en todo el cielo. El equipo examinó minuciosamente el estudio Sloan para identificar los cuásares para estudiar más de cerca.
Luego, los investigadores contrataron al observatorio de Gaia para ayudar a identificar posibles candidatos de doble cuásar. Gaia mide las posiciones, distancias y movimientos de los objetos celestes cercanos con mucha precisión. Pero el equipo ideó una aplicación nueva e innovadora para Gaia que podría usarse paraexplorando el universo distante. Utilizaron la base de datos del observatorio para buscar quásares que imiten el movimiento aparente de las estrellas cercanas. Los quásares aparecen como objetos individuales en los datos de Gaia. Sin embargo, Gaia puede detectar una "sacudida" sutil e inesperada en el aparenteposición de algunos de los cuásares que observa.
Los quásares no se mueven a través del espacio de ninguna manera mensurable, sino que su agitación podría ser evidencia de fluctuaciones aleatorias de luz a medida que cada miembro del par de cuásares varía en brillo. Los quásares parpadean en brillo en escalas de tiempo de días a meses, segúnen el horario de alimentación de su agujero negro.
Este brillo alterno entre el par de cuásares es similar a ver una señal de cruce de ferrocarril desde la distancia. Cuando las luces a ambos lados de la señal estacionaria parpadean alternativamente, la señal da la ilusión de "sacudirse".
Cuando se observaron los primeros cuatro objetivos con Hubble, su visión nítida reveló que dos de los objetivos son dos pares cercanos de cuásares. Los investigadores dijeron que fue un "momento de bombilla" que verificó su plan de usar Sloan, Gaia yHubble para buscar las antiguas y esquivas potencias dobles.
El miembro del equipo Xin Liu de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign calificó la confirmación del Hubble como una "sorpresa feliz". Durante mucho tiempo ha buscado cuásares dobles más cerca de la Tierra utilizando diferentes técnicas con telescopios terrestres. "La nueva técnica no puedesólo descubre cuásares duales mucho más lejos, pero es mucho más eficiente que los métodos que hemos usado antes ", dijo.
Su artículo de Nature Astronomy es una "prueba de concepto que realmente demuestra que nuestra búsqueda específica de cuásares duales es muy eficiente", dijo el miembro del equipo Hsiang-Chih Hwang, estudiante graduado de la Universidad Johns Hopkins e investigador principal del programa Hubble. "Abre una nueva dirección en la que podemos acumular muchos más sistemas interesantes para seguir, lo que los astrónomos no pudieron hacer con técnicas o conjuntos de datos anteriores".
El equipo también obtuvo observaciones de seguimiento con los telescopios Gemini de la National Science Foundation NOIRLab. "La espectroscopia resuelta espacialmente de Gemini puede rechazar sin ambigüedad a los intrusos debido a superposiciones al azar de sistemas estrella-cuásar no asociados, donde la estrella en primer plano está alineada coincidentemente con el fondo.cuásar ", dijo el miembro del equipo Yu-Ching Chen, estudiante de posgrado de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Aunque el equipo está convencido de su resultado, dicen que existe una pequeña posibilidad de que las instantáneas del Hubble capturaran imágenes dobles del mismo cuásar, una ilusión causada por lentes gravitacionales. Este fenómeno ocurre cuando la gravedad de una galaxia masiva en primer plano se divide yamplifica la luz del cuásar de fondo en dos imágenes especulares. Sin embargo, los investigadores creen que este escenario es muy poco probable porque el Hubble no detectó ninguna galaxia en primer plano cerca de los dos pares de cuásares.
Las fusiones galácticas eran más abundantes hace miles de millones de años, pero algunas todavía están sucediendo hoy. Un ejemplo es NGC 6240, un sistema cercano de galaxias en fusión que tiene dos y posiblemente incluso tres agujeros negros supermasivos. Se producirá una fusión galáctica aún más cercana.en unos pocos miles de millones de años cuando nuestra galaxia, la Vía Láctea, choca con la vecina galaxia de Andrómeda. La lucha galáctica probablemente alimentaría los agujeros negros supermasivos en el núcleo de cada galaxia, encendiéndolos como cuásares.
Los telescopios futuros pueden ofrecer más información sobre estos sistemas de fusión. El telescopio espacial James Webb de la NASA, un observatorio de infrarrojos que se lanzará a finales de este año, explorará las galaxias anfitrionas de los quásares. Webb mostrará las firmas de las fusiones galácticas, como la distribuciónde la luz de las estrellas y las largas serpentinas de gas extraídas de las galaxias en interacción.
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA Agencia Espacial Europea. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute STScI en Baltimore, Maryland, dirige el telescopio.Operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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