ASTROFÍSICA ANUNCIA SU DESCUBRIMIENTO DE «CUÁSARES FRÍOS» QUE PODRÍAN REESCRIBIR LA COMPRENSIÓN DE CÓMO MUEREN LAS GALAXIAS.


  Esta concepción artística representa un quásar energético que ha despejado el centro de la galaxia de gas y polvo, y los vientos ahora lo están propagando a las afueras.
Pronto, no quedará gas ni polvo, y solo quedará un quasar azul luminoso. 
Crédito: Michelle Vigeant. 

En la reunión número 234 de la American Astronomical Society en St. Louis, Allison Kirkpatrick, Profesora Asistente de Física y Astronomía en la Universidad de Kansas, anunció su descubrimiento de los «quásares fríos», galaxias con una gran cantidad de gas frío que aún puede producir nuevas estrellas a pesar de tener un quásar en el centro. El descubrimiento revolucionario anula los supuestos sobre la maduración de las galaxias y puede representar una fase del ciclo de vida de cada galaxia que hasta ahora no se conocía.

Su reunión informativa, titulada «Una nueva población de quásares fríos», se llevó a cabo a las 3 pm del 12 de Junio, en el St. Louis Union Station Hotel. Estará disponible vía livestream .

Un cuásar, o «fuente de radio casi estelar», es esencialmente un agujero negro supermasivo con esteroides. El gas que cae hacia un quásar en el centro de una galaxia forma un «disco de acreción», que puede desprenderse de una cantidad increíble de energía electromagnética, que a menudo presenta una luminosidad cientos de veces mayor que una galaxia típica. Típicamente, la formación de un quásar es similar a la jubilación galáctica, y se ha pensado durante mucho tiempo que señala el fin de la capacidad de una galaxia para producir nuevas estrellas.

«Todo el gas que se está acumulando en el agujero negro se está calentando y emitiendo rayos X», dijo Kirkpatrick. “La longitud de onda de la luz que emites directamente corresponde a lo caliente que estás. Por ejemplo, tú y yo emitimos luz infrarroja. Pero algo que emite rayos X es una de las cosas más candentes del Universo. Este gas comienza a acumularse alrrededor del agujero negro y comienza a moverse a velocidades relativistas; También tiene un campo magnético alrededor de este gas, y puede retorcerse. De la misma manera que obtienes erupciones solares, puedes hacer que los chorros de material suban a través de estas líneas de campo magnético y se disparen lejos del agujero negro. Estos chorros esencialmente ahogan el suministro de gas de la galaxia, por lo que ya no puede caer más gas sobre la galaxia y formar nuevas estrellas. Después de que una galaxia ha dejado de formar estrellas, decimos que es una galaxia muerta pasiva «.


El trato real. Esta imagen muestra un quásar azul óptico en un tiempo de 7 mil millones de años. (Esto no es una galaxia cercana). Normalmente, algo como esto no tendría emisión de infrarrojos. 
Crédito: Dark Energy Camera Legacy Survey DR7 / NOAO. 

Pero en la encuesta de Kirkpatrick, alrededor del 10 por ciento de las galaxias que acogen a los agujeros negros súper masivos tenían un suministro de gas frío después de ingresar a esta fase y aún con estrellas nuevas.

«Eso en sí mismo es sorprendente», dijo. “Toda esta población es un montón de objetos diferentes. Algunas de las galaxias tienen firmas de fusiones muy obvias; algunas de ellas se parecen mucho a la Vía Láctea y tienen brazos espirales muy obvios. Algunas de ellas son muy compactas. De esta población diversa, tenemos además un 10 por ciento que es realmente único e inesperado. Son fuentes muy compactas, azules, luminosas. Se ven exactamente como se esperaría de un agujero negro supermasivo en las etapas finales después de que haya apagado toda la formación de estrellas en una galaxia. Está evolucionando hacia una galaxia elíptica pasiva, pero también hemos encontrado mucho gas frío en estas. Esta es la población a la que llamo ‘quásares fríos’ ”.

La astrofísica de KU (Kansas Unviversity) sospechó que los «cuásares fríos» en su estudio, representaban un breve período aún por ser reconocido en las fases finales de la vida de una galaxia: en términos de una vida humana, la fase fugaz del «cuásar frío» puede ser algo similar a la fiesta de jubilación de una galaxia.

«Estas galaxias son raras porque se encuentran en una fase de transición; las hemos atrapado justo antes de que la formación de estrellas en la galaxia se apague, y este período de transición debería ser muy corto», dijo.


Esta imagen muestra la emisión de polvo de esta misma galaxia. Es sorprendentemente brillante: uno de los objetos más brillantes del campo, lo que indica mucho polvo. Debido a la resolución del telescopio, no está claro cómo se ve realmente el polvo (de ahí la concepción del artista).
Crédito: Herschel / ESA.

Kirkpatrick identificó por primera vez los objetos de interés en un área de la «Sloan Digital Sky Survey», el mapa digital más detallado del Universo disponible. En un área llamada «Franja 82», Kirkpatrick y sus colegas pudieron identificar visualmente los quásares.

«Luego, recorrimos esta área con el telescopio XMM-Newton y lo examinamos en rayos X», dijo. “Los rayos X son la firma clave de los agujeros negros en crecimiento. Luego, lo examinamos con el Telescopio Espacial Herschel, un telescopio de infrarrojo lejano, que puede detectar polvo y gas en la galaxia anfitriona. Seleccionamos las galaxias que pudimos encontrar tanto en rayos X como en el infrarrojo «.

La investigadora de KU dijo que sus hallazgos brindan a los científicos una nueva comprensión y detalle de cómo se produce la extinción de la formación de estrellas en las galaxias y anulan las presunciones sobre los quásares.

«Ya sabíamos que los quásares atraviesan una fase oscurecida por el polvo», dijo Kirkpatrick. “Sabíamos que atraviesan una fase fuertemente envuelta donde el polvo rodea al agujero negro supermasivo. A eso le llamamos la fase del quasar rojo. Pero ahora, hemos encontrado este régimen de transición único que no conocíamos antes. Antes, si le dijeran a alguien que había encontrado un quásar luminoso que tenía un color óptico azul, pero todavía tenía mucho polvo y gas, y mucha formación de estrellas, la gente diría: «No, no es así», este no es el aspecto con que deberían verse ‘».

A continuación, Kirkpatrick espera determinar si la fase del «cuásar frío» ocurre en una clase específica de galaxias o en todas las galaxias.

«Pensamos que la forma en que estos objetos proceden es que tienes un agujero negro en crecimiento, está envuelto en polvo y gas,y comienza a soplar ese material», dijo. “Entonces se convierte en un objeto azul luminoso. Asumimos que cuando soplaba su propio gas, también soplaría el gas de la galaxia anfitriona. Pero parece que con estos objetos, ese no es el caso. Estos han soplado su propio polvo, por lo que lo vemos como un objeto azul, pero aún no han expulsado todo el polvo y el gas en las galaxias anfitrionas. Esta es una fase de transición, digamos de 10 millones de años. En escalas de tiempo universales, eso es realmente corto, y es difícil atraparlo. Estamos haciendo lo que llamamos una encuesta a ciegas para encontrar objetos que no estábamos buscando. Y al encontrar estos objetos, sí, podría implicar que esto le sucede a todas las galaxias «.

Kirkpatrick recopiló datos hasta 2015 con el telescopio XMM-Newton , un telescopio de rayos X de alto rendimiento operado por la Agencia Espacial Europea. Su trabajo es parte de una colaboración llamada la Historia de Acreción de AGN (encabezada por la Astrofísica Meg Urry de la Universidad de Yale) que reúne datos de archivo y realiza un análisis en múltiples longitudes de onda.

Los colegas de Kirkpatrick en este y su trabajo relacionado incluyen a Brandon Coleman y Michael Estrada de KU, Urry y Tonima Ananna de la Universidad de Yale, Dave Sanders del Instituto de Astronomía en Hawai, Jane Turner de la Universidad de Maryland-Condado de Baltimore, Stephanie LaMassa del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y Eilat Glikman de Middlebury College. El trabajo es apoyado por la NASA con el premio No. 80NSSC18K0418 a la Universidad de Yale y la Fundación Nacional de Ciencias bajo la subvención No. AST-1715512.

Fuente del artículo: Universidad de Kansas.

Artículo original: «ASTROPHYSICIST ANNOUNCES HER DISCOVERY OF ‘COLD QUASARS’ THAT COULD REWRITE UNDERSTANDING OF HOW GALAXIES DIE«. Brendan M. Lynch. Junio 12, 2019.

Material relacionado:

Una selección de artículos que ilustran el hallazgo y discuten el papel de los agujeros negros supermasivos en la evolución de las galaxias, junto a una selección de recursos sobre el tema, se encuentra en el apartado «Material relacionado del artículo:

Nuevo estudio sugiere que existen decenas de miles de Agujeros Negros en el centro de la Vía Láctea. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. 10 de Abril, 2018.

Las teorías predicen que el espectro de la radiación emitida desde el disco de acreción de un agujero negro supermasivo es mayormente azul. Sin embargo, esta propiedad, así como otras propiedades del disco de acreción, son difíciles de verificar únicamente con herramientas de observación. El problema se deriva del hecho de que el disco está rodeado de nubes de polvo que también emiten radiación. Por lo tanto, al estudiar la emisión desde un cuásar, es difícil aislar la radiación que se remonta al disco de acreción del resto de la radiación causada por las nubes de polvo. El siguiente artículo describe cómo se logró hacerlo:

Blue Color of Quasar Accretion Disk Verified. Shalhevett Bar-Asher. Published in Future of Things (FOT).

Sobre el descubrimiento y vida de los Cuásares:

El descubrimiento de los cuásares. Dr. Ángel R. López Sánchez . Naukas. 24 de Abril, 2013.

The Lives of Quasars. Gerald Cecil, Jonathan Bland-Hawthorn, & Sylvain Veilleux. Scientific American Book of the Cosmos.

‘Direct Collapse’ Black Holes May Explain Our Universe’s Mysterious Quasars . Ethan Siegel. Start With A Bang / Medium. January 2, 2018.

Sobre los chorros emitidos por un AGN (Active Galactic Nuclei) y su relación con la evolución de la galaxia anfitriona:

Hace aproximadamente veinte años, dos documentos seminales propusieron la idea de que la energía irradiada desde un núcleo galáctico activo (AGN) puede, si se acopla de manera eficiente con el medio interestelar de su galaxia huésped, calentar y / o eliminar sus depósitos de gas frío y, por lo tanto, efectivamente detener la formación de nuevas estrellas. Desde entonces, se ha hecho un gran esfuerzo para cuantificar la importancia de esta retroalimentación de AGN para la evolución de la galaxia, tanto observacional como teóricamente. Los resultados contradictorios significan que el jurado aún está fuera. Esta colección y el correspondiente tema de enfoque de Nature Astronomy sobre los chorros emitidos por un AGN y su retroalimentación, los comentarios reúnen el contenido recientemente comisionado y la investigación científica original que intenta dilucidar nuestra comprensión actual de la retroalimentación de AGN:

AGN Outflows & Feedback, Collection. Nature Astronomy. February 27, 2018.

Sobre los Cuásares y su relación con la Vida:

Do Active Galactic Nuclei Help or Hurt Life? Susanna Kohler. AAS NOVA. May 29, 2019 .

Documentales y Videos Sobre Conferencias y Charlas Públicas sobre Cuásares:

La presentación del estudio por Allison Kirkpatrick en la Reunión 234 de la Sociedad Americana de Astronomía en St. Louis, Missoury (9 -13 de junio):

AAS 234 Press Conference: Cold Quasars & Hot Cosmology. Allison Kirkpatrick. AAS Press Office. June 12, 2019.

How the Universe Works – The Quasar Enigma. Documental.

Cuásares en los confines del Universo Dra. Deborah Dultzin. Instituto de Astrofísica de la UNAM. 5 de Sept. de 2014.

Quasars: the Brightest Black Holes – Professor Carolin Crawford. Gresham College. Nov. 13, 2013.

Quasars – From the Milky Way to the Edge of the Universe | Curtin University. April 16, 2013.

Quasars and Active Galactic Nuclei. Tony Darnell Dr. Carol Christian and Scott Lewis . Hubble Space Telescope. April 2, 2015.

Quasars as New Standard Candles. Guido Risaliti . Fall Colloquium Series, Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics. Sept. 21, 2017.

Curiosidades:

Un anuncio erróneo.

En Enero pasado, en un nuevo descubrimiento, los astrónomos anunciaron un cuásar que batiría récords en el Universo primitivo: más brillante que 600 trillones de soles. Con su luz que nos llegó hace 13 mil millones de años, solo 800 millones de años después del Big Bang, su brillo implica que está alimentado por un agujero negro de 10 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Pero un análisis del Astrofísico , Dr. Ethan Siegel , nos muestra que las cosas no son así en el siguiente artículo que tiene la bondad para el lector, que repasa los procesos de formación de las galaxias y de sus agujeros negros supermasivos en el Universo temprano:

Sorry, Astronomers Haven’t Found The Brightest Quasar In The Entire Universe. Ethan Siegel. Start With A Bang / Medium. January 2, 2018.

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