Cuásar distante proporciona pistas sobre las condiciones del Universo temprano.

VLBA produce una imagen altamente detallada del quasar P352-15.
Imagen de VLBA del cuasar P352-15, a una distancia de casi 13 mil millones de años luz de la Tierra. Se ven tres componentes principales del objeto, y dos de ellos muestran una subestructura adicional. Crédito: Momjian, et al.; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF).

Los astrónomos que usan el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation han creado una imagen que revela detalles tentadores de un cuásar a casi 13 mil millones de años luz de la Tierra, un objeto que puede proporcionar pistas importantes sobre los procesos físicos en funcionamiento en las primeras galaxias del Universo.

Los científicos estudiaron un cuásar llamado PSO J352.4034-15.3373 (P352-15), un emisor inusualmente brillante de ondas de radio para un objeto tan distante. La "visión" de radio extremadamente aguda del VLBA mostró que el objeto se dividió en tres componentes principales, dos de los cuales muestran una subdivisión adicional. Los componentes se extienden a una distancia de solo 5.000 años luz.

Los cuásares son galaxias con agujeros negros supermasivos en sus núcleos: agujeros negros millones o miles de millones de veces más masivos que el Sol. La poderosa atracción gravitatoria de un agujero negro de este tipo acreta material cercano, que forma un disco giratorio alrededor del objeto masivo. El disco que gira rápidamente arroja chorros de partículas que se mueven hacia afuera a velocidades cercanas a las de la luz. Estos "motores" energéticos son emisores brillantes de luz y ondas de radio.

"Esta es la imagen más detallada hasta ahora de una galaxia tan brillante a esta gran distancia", dijo Emmanuel Momjian, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO).

"Hay una escasez de emisores de radio fuertes conocidos de la juventud del Universo y este es el cuásar de radio más brillante en esa época en un factor de 10", dijo Eduardo Banados de la Carnegie Institution for Science en Pasadena, California.

"Estamos viendo P352-15 tal como era cuando el Universo tenía menos de mil millones de años, o solo el 7 por ciento de su edad actual", dijo Chris Carilli, de NRAO. "Esto es casi el final de un período en el que las primeras estrellas y galaxias estaban reionizando los átomos de hidrógeno neutros que impregnaban el espacio intergaláctico. Las observaciones adicionales pueden permitirnos usar este cuásar como una "lámpara" de fondo para medir la cantidad de hidrógeno neutro que queda en ese momento", agregó.

Concepción del artista del cuásar distante P352-15, con disco de material
orbitando el agujero negro y chorro de partículas de movimiento rápido expulsadas
al espacio. Crédito: Robin Dienel, cortesía de Carnegie Institution for Science.
Los astrónomos dijeron que los tres componentes principales de P352-15 se pueden explicar de una de dos maneras. Una explicación es que están viendo el núcleo brillante del cuásar, que corresponde a la ubicación del agujero negro supermasivo en sí, en un extremo, y los otros dos puntos brillantes son partes de un chorro unilateral. La otra posibilidad es que su objeto central sea el núcleo, y los otros objetos sean chorros eyectados en direcciones opuestas. Debido a que uno de los objetos finales está más cerca de la posición del cuásar que se ve con los telescopios de luz visible, consideran que el chorro unilateral es la explicación más probable.

La explicación de un solo chorro plantea la posibilidad de que los astrónomos puedan detectar y medir la expansión del chorro observando P352-15 durante varios años.

"Este quasar puede ser el objeto más distante en el que podríamos medir la velocidad de un chorro de ese tipo", dijo Momjian.

Si, en cambio, el objeto central es el núcleo, con dos chorros en movimiento opuesto, su pequeño tamaño sugiere que puede ser muy joven o estar incrustado en un gas denso que está frenando la expansión de los chorros.

Las observaciones futuras planificadas indicarán qué escenario es exacto, dijeron los científicos.

"El brillo de este cuásar y su gran distancia lo convierten en una herramienta única para estudiar las condiciones y procesos que prevalecieron en las primeras galaxias en el Universo", dijo Carilli. "Esperamos desentrañar más de sus misterios", agregó.

Momjian, Banados y Carilli trabajaron con Fabian Walter, del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania; y Bram Venemans, también del Instituto Max Planck. Los astrónomos informan sus hallazgos en el Astrophysical Journal.

El Observatorio Long Baseline es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo el acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.

Contacto con los medios:
Dave Finley, oficial de información pública
(575) 835-7302

Artículos relacionados:
ApJ: Resolviendo el poderoso Quasar radiofónico en z ~ 6:

En ApJ Letters: Un poderoso quasar radiofónico al final de la reionización cósmica:
https://doi.org/10.3847/2041-8213/aac511

• Publicado en NRAO el 9 de julio del 2.018, enlace artículo.