Estos agujeros negros acechan en el centro de muchas galaxias. Mientras que algunos viven vidas tranquilas, comiendo ocasionalmente una o dos estrellas, otros se alimentan vorazmente, consumiendo grandes cantidades de gas y estrellas a su alrededor.
Para comprender el origen de los agujeros negros supermasivos, los astrónomos rastrean constantemente los cielos en busca de estos objetos que se alimentan activamente y que emiten una intensa luz cuando el Universo aún era muy joven. El último descubrimiento de este tipo de objetos, que fue realizado por un equipo dirigido por Eduardo Bañados (Observatorios Carnegie) y publicado en la revista Nature, rompe todos los récords.
El nuevo cuásar, bautizado como J1342 + 0928, está localizado a 13 mil millones de años luz, cuando el Universo tenía tan sólo 690 millones de años, o el equivalente a 5% de su edad actual. En esa época, el Universo estaba cambiando rápidamente. Las primeras estrellas y galaxias estaban apareciendo, y su radiación energética había comenzado a ionizar el gas intergaláctico circundante, iluminando y transformando para siempre un Universo oscuro a otro visible como el que conocemos ahora. Este descubrimiento sitúa este nuevo cuásar en un Universo primordialmente neutro, en una nueva era, al borde del amanecer cósmico.
Un agujero negro monstruoso
A pesar de su corta edad, el cuásar alberga un enorme agujero negro, 800 millones de veces la masa del Sol.
Para el coautor Xiaohui Fan (Universidad de Arizona), es sorprendente descubrir un agujero negro tan masivo y tan temprano en la historia cósmica. «El nuevo cuásar es en sí mismo una de las primeras galaxias y, sin embargo, ya alberga un enorme agujero negro tan masivo como otros en el Universo actual», señaló. El descubrimiento desafía nuestra comprensión del crecimiento temprano de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas.
Los datos de Cerro Tololo y Gemini fueron críticos para el descubrimiento
Cuásares como éste son raros. El estudio que reveló la existencia de J1342 + 0928 buscó en una décima parte de todo el cielo, localizando sólo un cuásar en la época primigenia del Universo. Para diferenciar estas fuentes raras de las millones de fuentes en el cielo, el equipo de investigación empleó una técnica de selección inteligente. Utilizaron datos de archivo para buscar fuentes que son brillantes en el infrarrojo (más allá de 1 micra) pero no detectadas en la banda z (apenas cerca de 1 micrón).
Por lo tanto, los datos profundos de la banda z que cubren una gran franja de cielo fueron fundamentales para el estudio. Afortunadamente, tal conjunto de datos ahora está disponible a partir de DECam Legacy Survey (DECaLS) que se está llevando a cabo con la Cámara de Energía Oscura en el telescopio Víctor Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, Chile. El equipo de investigación también usó conjuntos de datos infrarrojos de rastreos de áreas amplias, como el Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) y del telescopio infrarrojo United Kingdom Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS). Los espectros tomados con el espectrógrafo de infrarrojo cercano en el Telescopio Gemini Norte se usaron para medir la masa del agujero negro.
«Paradójicamente, la no detección de esta fuente en los datos DECaLS es lo que lo hace tan interesante y lo identifica como un objeto muy distante», explicó David Schlegel (Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley), uno de los codirectores de la DECaLS.
Al comentar sobre el uso de los datos de archivo DECaLS del equipo de investigación, Arjun Dey (Observatorio Nacional de Óptica y Astronomía, NOAO), el otro co-director del rastreo DECaLS, remarcó lo siguiente: «DECaLS fue diseñado desde cero como un proyecto público, por lo que es maravilloso ver datos que permiten descubrimientos emocionantes que están empujando los límites del Universo conocido».
«Un descubrimiento significativo como éste es el resultado esperado de la inversión hecha en Astronomía por parte de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos en: instalaciones, grandes búsquedas y extraordinarios equipos de investigadores con seguimiento específico», dijo Richard Green, Director de la División de Ciencias Astronómicas de la NSF. El Observatorio Interamericano de Cerro Tololo es parte del Observatorio Nacional de Óptica y Astronomía (NOAO). Tanto NOAO como Gemini son financiados por la National Science Foundation (NSF) y son parte de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA).
¿De un joven precoz a una mediana edad estable?
El co-autor Xiaohui Fan especula que el nuevo cuásar, es «probablemente sólo un florecimiento temprano». Si es que está ubicado en una parte más densa que la media del Universo, podría tener un comienzo más temprano en la vida y crecer más rápido». Fan sospecha que a pesar de su juventud precoz, J1342 + 0928 eventualmente seguirá creciendo a un ritmo más mesurado, convirtiéndose en un agujero negro supermasivo típico del centro de una gran galaxia elíptica.
¿Qué sigue?
El resultado informado es parte de una búsqueda a más largo plazo de los primeros cuásares. El equipo de investigación está adoptando una estrategia similar en su exploración de un área de cielo más grande para rastrear y estudiar los primeros cuásares. ¿Cuánto tiempo J1342 + 0928 seguirá siendo el poseedor del récord? ¡Sólo el tiempo dirá!
