Descubren dos enormes y misteriosas estructuras de radio alrededor del cuásar más brillante del Universo
El gran brillo de este cuásar había impedido hasta ahora ver qué es lo que tiene alrededor
En la ilustración, el cuásar 3C 273 emitiendo un potente chorro de energía
En 1959, hace ahora 63 años, los astrónomos descubrieron en la constelación de Virgo una fuente de radio extraordinaria. La llamaron 3C 273, es decir, el objeto número 273 del catálogo 3C (Third Cambridge Catalog of Radio Sources) y sus primeras conclusiones fueron que se ... trataba de una estrella cercana. Ellos no podían saberlo, pero lo que habían visto no estaba dentro de la Vía Láctea, sino a más de 2.400 millones de años luz de distancia , en una galaxia muy lejana. Y lo que observaron es lo que muchos años después se conocería como cuásar (objeto cuasi estelar). Hoy, los astrónomos conocen un gran número de cuásares, galaxias con núcleos activos, pero 3C 273 fue el primero observado por el hombre. Y sigue siendo el más brillante de todos los que se conocen en la actualidad.
3C 273 es un agujero negro supermasivo, y su masa equivale a la de casi 900 millones de soles como el nuestro. Aunque no emite luz alguna (ningún agujero negro lo hace), 3C 273 está rodeado por un gigantesco remolino de gas, un ' disco de acreción ' que brilla intensamente a medida que el material que lo compone cae en el agujero negro casi a la velocidad de la luz, lo que hace que se caliente y emita una intensa radiación, detectable como ondas de radio. Su aspecto debe ser muy similar a lo que muestran las primeras imágenes de los enormes agujeros negros conseguidas recientemente por la colaboración EHT: el que hay en el centro de la galaxia M87 , que fue presentado en 2019; y Sagitario A* , el que se encuentra en el centro de nuestra propia galaxia y cuya imagen fue mostrada hace apenas unas semanas.
Pero el cuásar 3C 273 no tiene parangón con ningún otro. Su brillo, en efecto, es algo nunca visto, cuatro billones de veces (sí, billones, con 'b') más fuerte que el de nuestro Sol, y aunque los astrónomos llevan décadas intentándolo, esa desmedida luminosidad ha impedido estudiar u observar detalles de la galaxia que lo alberga. Es algo así como tratar de identificar un coche en plena noche mirando de frente a sus faros encendidos: una tarea imposible. Pero eso ha cambiado.
Ahora, un equipo de investigadores dirigido por Shinya Komugi , de la Universidad de Tokio, por fin lo ha conseguido. Y lo que han encontrado les ha dejado, literalmente, con la boca abierta: dos gigantescas y misteriosas estructuras de radio de un tipo nunca visto hasta ahora. El estudio se acaba de publicar en ' The Astrophysical Journal '.
Dos enormes estructuras
Para conseguir ver a través del brillo cegador de 3C273, los investigadores calibraron el radiotelescopio ALMA , en Chile, para separar la luz del cuásar de la emitida por la galaxia que lo contiene. De este modo, consiguieron quedarse sólo con las ondas de radio emitidas por la propia galaxia, lo que reveló la existencia de las estructuras. Una de ellas parece ser una enorme mancha de luz de radio que envuelve toda la galaxia y que después se extiende, como una niebla, por uno de sus lados a lo largo de decenas de miles de años luz. Esa niebla de radio se superpone a la segunda estructura, un gigantesco chorro de energía o ' chorro astrofísico ', que también se extiende decenas de miles de años luz.
Los científicos no están muy seguros de cómo o por qué se forman estos chorros astrofísicos, muy comunes entre los cuásares y los agujeros negros supermasivos. La opinión general es que probablemente surgen de las interacciones entre un agujero negro y su polvoriento disco de acreción. Los chorros suelen estar hechos de materia ionizada (cargada eléctricamente) y viajan casi a la velocidad de la luz.
La radiación liberada por estos chorros puede resultar más o menos brillante según cuál sea la frecuencia de radio en la que se observe; sin embargo, la gran estructura que rodea a la galaxia 3C 273 mostró un brillo uniforme, independientemente de su frecuencia. Según los autores del estudio, esto sugiere que las dos estructuras de radio son creadas por fenómenos separados y no relacionados entre sí.
Tras poner a prueba varias teorías, Komugi y su equipo concluyeron que la gran niebla de radio alrededor de la galaxia proviene del gas de hidrógeno que se forma en estrellas, ionizado directamente por el propio cuásar. Según los investigadores, esta es la primera vez que se observa gas ionizado extendiéndose decenas de miles de años luz alrededor de un agujero negro supermasivo.
Un misterio añadido
El hallazgo, además, se relaciona directamente con un misterio de larga data en astronomía: ¿Puede un cuásar ionizar el suficiente gas en su galaxia anfitriona como para impedir la formación de nuevas estrellas? Para responder a la pregunta, los investigadores compararon la masa de gas estimada de la galaxia con otras galaxias del mismo tipo y tamaño. Y descubrieron que, si bien el cuásar había ionizado una cantidad de gas verdaderamente enorme, dejándolo inútil para fabricar nuevas estrellas, la formación estelar seguía produciéndose con normalidad en la galaxia en general. Lo cual sugiere que, a pesar de los cuásares emitiendo radiación desde sus centros, las galaxias pueden seguir creciendo y prosperando.
«Este descubrimiento -afirma Komugi- proporciona una nueva vía para estudiar problemas abordados previamente mediante observaciones con luz óptica. Al aplicar la misma técnica a otros cuásares, esperamos comprender cómo evoluciona una galaxia a través de su interacción con el núcleo central».