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Astrónomos identifican ochenta y tres quásares en el Universo temprano


Utilizando el Telescopio Subaru, los astrónomos han descubierto 83 quásares en el Universo distante, en un momento en que el Universo tenía menos del 10% de su edad actual.

Los agujeros negros supermasivos son algunos de los objetos más poderosos del Universo y se encuentran en los centros de las galaxias. Pueden ser millones o incluso miles de millones de veces más masivos que el sol. Si bien hoy prevalecen en el cosmos, no está claro cuándo se formaron por primera vez y cuántos existieron en el Universo distante en el tiempo y espacio.

Un agujero negro supermasivo se hace visible cuando el gas se acumula en este, lo que hace que brille como un quásar.

Estudios anteriores han sido sensibles solo a los quásares más raros, más luminosos, y por lo tanto a los agujeros negros más masivos.

"Los quásares que descubrimos serán un tema interesante para futuras observaciones de seguimiento con las instalaciones actuales y futuras", dijo el Dr. Yoshiki Matsuoka, astrónomo de la Universidad de Ehime, Japón.

"También aprenderemos acerca de la formación y la evolución temprana de los agujeros negros supermasivos, al comparar la densidad numérica medida y la distribución de la luminosidad con las predicciones de los modelos teóricos".

"Es notable que objetos tan grandes y densos pudieran formarse tan pronto después del Big Bang", dijo el profesor Michael Strauss de la Universidad de Princeton.

"Comprender cómo se pueden formar los agujeros negros en el Universo primitivo, y cuán comunes son, es un desafío para nuestros modelos cosmológicos".

El Dr. Matsuoka, el Profesor Strauss y sus colegas utilizaron los datos tomados con el instrumento Hyper Suprime-Cam (HSC) en el Telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, que se encuentra en la cima del volcán Mauna kea, en Hawai.

Los astrónomos seleccionaron candidatos a quásar distantes a partir de los datos sensibles del sondeo de HSC.

Luego llevaron a cabo una campaña de observación intensiva para obtener espectros de esos candidatos, utilizando tres telescopios: el Telescopio Subaru; el Gran Telescopio Canarias en la isla de La Palma en Canarias, España; y el Telescopio Géminis Sur en Chile.

El sondeo reveló 83 quásares muy lejanos previamente desconocidos. El quásar más distante descubierto por el equipo, HSC J124353.93 + 010038.5, está a 13.05 mil millones de años luz de distancia, que está muy cerca del segundo agujero negro supermasivo más distante que se haya descubierto.

Junto con los 17 quásares ya conocidos en la región de sondeo, el equipo descubrió que hay aproximadamente un agujero negro súper masivo por giga-año luz cúbico, en otras palabras, si divides el universo en cubos imaginarios que miden mil millones de años luz en cada lado, cada uno sostendría un agujero negro supermasivo.

"Se acepta ampliamente que el hidrógeno en el Universo fue una vez neutral, pero fue reionizado, dividido en sus componentes protones y electrones, alrededor del momento en que nació la primera generación de estrellas, galaxias y agujeros negros supermasivos, en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang", dijeron los investigadores.

"Este es un hito de la historia cósmica, pero aún no sabemos qué proporcionó la increíble cantidad de energía requerida para causar la reionización".

Una hipótesis convincente sugiere que hubo muchos más cuásares en el Universo primitivo de lo que se detectó anteriormente, y es su radiación integrada la que reionizó al Universo.

"Sin embargo, la cantidad de quásares que observamos muestra que este no es el caso", dijo el Dr. Robert Lupton, astrónomo del Observatorio de la Universidad de Princeton.

"El número de quásares vistos es significativamente menor que el necesario para explicar la reionización".

"La reionización fue, por lo tanto, causada por otra fuente de energía, muy probablemente numerosas galaxias que comenzaron a formarse en el Universo temprano".

Crédito de la imagen: Yoshiki Matsuoka.

Referencias de los documentos científicos:
Yoshiki Matsuoka et al. 2019. Descubrimiento del primer cuásar de baja luminosidad en z> 7. ApJL 872, L2; DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab0216

Yoshiki Matsuoka et al. 2016. Exploración de Quásares de Baja Luminosidad del Proyecto Subaru High-z (SHELLQs). I. Descubrimiento de 15 quásares y galaxias brillantes en 5.7 <z <6.9. ApJ 828, 26; DOI: 10.3847 / 0004-637X / 828/1/26

Yoshiki Matsuoka et al. 2018. Exploración de Quásares de Baja Luminosidad del Proyecto Subaru High-z (SHELLQs). II. Descubrimiento de 32 quásares y galaxias luminosas en 5.7 <z ≤ 6.8. Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Japón 70 (SP1): S35; DOI: 10.1093 / pasj / psx046

Yoshiki Matsuoka et al. 2018. Exploración de Quásares de Baja Luminosidad del Proyecto Subaru High-z (SHELLQs). IV. Descubrimiento de 41 cuásares y galaxias luminosas en 5.7 ≤ z ≤ 6.9. ApJS 237, 5; DOI: 10.3847 / 1538-4365 / aac724

Yoshiki Matsuoka et al. 2018. Exploración de Quásares de Baja Luminosidad del Proyecto Subaru High-z  (SHELLQs). V. Función de luminosidad del quasar y contribución a la reionización cósmica en z = 6. ApJ 869, 150; DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aaee7a

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