Los cuásares más antiguos descubiertos revelan detalles sobre el origen del cosmos
Descubrir los cuásares más antiguos del universo representa un avance crucial para entender sus etapas iniciales. Un equipo internacional, liderado por la Universidad de California en Santa Bárbara, ha identificado 31 cuásares que datan de las primeras fases cósmicas, entre ellos dos que son los más viejos jamás observados. La luz que emitían equivalía a la energía de un billón de soles cuando el cosmos tenía solo 670 millones de años. Estos hallazgos, difundidos en 'Astronomy & Astrophysics', amplían significativamente el conocimiento sobre el universo temprano.
Los cuásares destacan por ser cuerpos extremadamente brillantes y con gran energía, alimentados por agujeros negros supermasivos que consumen materia en los núcleos galácticos. Su intensa luminosidad permite que sean visibles desde distancias cósmicas extremas.
Estos cuerpos ayudan a desentrañar cómo crecieron estos agujeros negros tan enormes, con masas miles de millones de veces mayores que la del Sol, en un universo aún en formación, señala Joseph Hennawi, coautor y profesor de física en la Universidad de California en Santa Bárbara.
- Desafiando nuevos límites en la detección de cuásares
- Galaxia anfitriona de los cuásares más antiguos
- Explorando las fronteras del universo
Desafiando nuevos límites en la detección de cuásares
La búsqueda de los primeros cuásares ha sido un reto de décadas debido a su rareza y dificultad para detectarlos. Los objetos con menos de 770 millones de años tras el Big Bang son extremadamente escasos. A esa época, pocas galaxias habían crecido lo suficiente como para originar cuásares visibles. Además, la tenue luz de estos cuásares se confunde con señales provenientes de estrellas y galaxias próximas.
La expansión del universo provoca que la luz ultravioleta de estos objetos se desplace hacia el infrarrojo cercano, lo que dificulta su observación desde la superficie terrestre. El brillo natural de la atmósfera en ese rango enmascara las señales débiles. Por esa razón, estas observaciones requieren instrumentos espaciales.
La medición del desplazamiento al rojo es clave para determinar la antigüedad y distancia de estos objetos. Un desplazamiento al rojo cercano a 7 corresponde a un universo con unos 750 millones de años, menos del 6% de su edad actual. Este parámetro muestra cómo entender el tiempo y la distancia en cosmología.
Para identificar estos objetos raros, se necesita cubrir amplias áreas del cielo y contar con una sensibilidad suficiente para captar su débil brillo. El estudio desde la Tierra es prácticamente inviable; la observación espacial es fundamental.
Herramientas como el telescopio Euclid marcan un hito, permitiendo explorar grandes regiones celestes y detectar cuásares más tenues que los accesibles anteriormente. Esto ha revolucionado la capacidad para encontrar estos objetos primordiales.
Galaxia anfitriona de los cuásares más antiguos
Uno de los cuásares más antiguos descubiertos fue analizado en detalle, revelando que estaba alojado en una galaxia densa en polvo y gas, donde la formación estelar ocurría rápidamente. Este hallazgo ofrece pistas sobre la naturaleza de las primeras galaxias que albergaban agujeros negros supermasivos en la era primitiva.
Estos cuásares corresponden a la época de la reionización, un momento clave en el cosmos cuando las primeras estrellas y galaxias transformaron el hidrógeno neutro en un medio ionizado, dando forma a la estructura cósmica que se observa hoy.
De los 31 cuásares nuevos, 14 tienen desplazamientos al rojo iguales o superiores a 7. Los dos más antiguos establecen un nuevo récord con valores de 7,69 y 7,77, situándose a más de 13.000 millones de años luz, es decir, fueron emitidos cuando el universo apenas tenía 670 millones de años. Superan el registro anterior conseguido en 2021 por el mismo grupo.
Estos hallazgos desafían la comprensión actual, ya que revelan agujeros negros con masas enormes en una época muy temprana. Se requieren investigaciones adicionales para esclarecer cómo estas estructuras crecieron tan rápidamente.
Explorando las fronteras del universo
Los avances en telescopios y técnicas de búsqueda han permitido penetrar más profundamente en la antigüedad del universo. Encontrar los primeros diez cuásares con desplazamiento al rojo mayor o igual a 7 tomó más de diez años, pero Euclid ha encontrado muchos más en apenas un año, duplicando el número conocido de cuásares antiguos.
Los métodos de aprendizaje automático son fundamentales para procesar millones de fuentes e identificar correctamente los pocos cuásares reales entre muchas señales engañosas.
El equipo desarrolló algoritmos clave y el software PypeIt para procesar datos de telescopios como Keck, con el que identificaron dos tercios de los cuásares recientes, incluyendo los más distantes. El reto siguiente es encontrar cuásares con desplazamiento al rojo superior a 8, lo que representaría objetos dentro de los primeros 630 millones de años del cosmos.
El Telescopio Espacial James Webb cuenta con programas aprobados para estudiar en profundidad estos cuásares, analizando sus agujeros negros, la composición química de su entorno y el progreso de la reionización mediante las huellas que deja la luz en el medio intergaláctico.
Observatorios como el Atacama Large Millimeter Array contribuirán con datos sobre el polvo, gas y formación estelar de estas galaxias anfitrionas. El objetivo a largo plazo es construir una cronología detallada y coherente que describa la evolución de los cuásares durante el primer milenio de años del universo.
