El descubrimiento de los quásares fríos, una velación que podría reescribir la historia 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 estos vientos ahora se están propagando a las afueras. Pronto, no quedará gas ni polvo, y solo quedará un quasar azul luminoso. Crédito: Michelle Vigeant.

En la reunión anual de la American Astronomical Society en St. Louis, Missouri, Allison Kirkpatrick, profesora asistente de física y astronomía en la Universidad de Kansas, reveló 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, un descubrimiento revolucionario que anula las suposiciones 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", tuvo lugar el miércoles 12 de junio, a las 3 pm CDT en el segundo piso del hotel St. Louis Union Station, transmitido en vivo en https: / /aas. org / media-press / aas-press-conference-webcasts

Un cuásar, o "fuente de radio casi estelar", es esencialmente un agujero negro supermasivo dopado. 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 marca 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 se corresponde directamente con lo caliente que estás. Por ejemplo, tú y yo emitimos luz infrarroja. Pero algo que emite rayos X es una de las cosas más calientes del universo. Este gas comienza a acumularse en el agujero negro y empieza a moverse a velocidades relativistas, también tiene un campo magnético alrededor de este gas y se puede torcer. De la misma manera que se obtiene las llamaradas solares, puede hacer que los chorros de material suban a través de las líneas de estos campos magnéticos y ser arrojado lejos del agujero negro. Estos chorros esencialmente ahogan el suministro de gas de la galaxia, por lo que no más gas puede caer en la galaxia y formar nuevas estrellas. Después de que una galaxia ha dejado de formar estrellas, decimos que es una galaxia pasiva y muerta. 

Pero en el sondeo 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 producían estrellas nuevas. 

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.

"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 se parecen mucho a la Vía Láctea y tienen brazos espirales muy evidentes. Algunas de ellas son muy compactas. De esta población tan diversa, luego tenemos un 10 por ciento adicional que es realmente único e inesperado. Son fuentes muy compactas, azules y luminosas. Se parecen exactamente a lo que se esperaría de un agujero negro súper masivo en las etapas finales después de que haya consumido la etapa de formación de estrellas en una galaxia. Convirtiendo en una galaxia elíptica pasiva, pero también hemos encontrado una gran cantidad de gas frío en estas. Esta es la población a la que llamo "cuásares fríos". 

La astrofísica de KU 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 una 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 se detenga la formación de estrellas en la galaxia y este período de transición debería ser muy corto", dijo. 

Kirkpatrick identificó por primera vez los objetos de interés en un área del sondeo de Sloan Digital Sky Survey, el mapa digital más detallado del universo disponible. En un área llamada "Raya 82", Kirkpatrick y sus colegas pudieron identificar visualmente los quásares. 

"Luego recorrimos esta área con el telescopio XMM Newton y lo examinamos en la radiografía", dijo. "Los rayos X son la firma clave de los agujeros negros en crecimiento. Desde allí, los 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 podríamos encontrar, tanto la radiografía como en la infrarroja ". 

La emisión de polvo de la misma galaxia de quasar azul. Es sorprendentemente brillante, de hecho, es uno de los objetos más brillantes en el campo, lo que indica mucho polvo. Debido a la resolución del telescopio, no podemos ver cómo se ve ese polvo. Crédito: Herschel / ESA.

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 anula 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. Llamamos a eso fase de cuásar rojo. Pero ahora, hemos encontrado este régimen de transición único que no conocíamos antes. Antes, si le digo 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 como son estas cosas". Debería mirar.'" 

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

"Pensamos que la forma en que estas cosas proceden es que tienes un agujero negro en crecimiento, está envuelto por el polvo y el gas, comienza a soplar ese material", dijo. "Luego se convierte en un objeto azul luminoso. Suponemos que cuando soplaba su propio gas, también soplaría su gas anfitrión. Pero parece que con estos objetos no es así. Estos han expulsado su propio polvo, así 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 muy corto y es difícil reflejar esto. Estamos haciendo lo que llamamos un sondeo a ciegas para encontrar objetos que no estábamos buscando. Y al encontrar estos objetos, sí, podría implicar que esto les sucede a todas las galaxias ". 

Fuente: Universidad de Kansas,