Utilizando una poderosa combinación del telescopio Subaru y el telescopio espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto siete quásares supermasivos de agujeros negros rodeados de velos de polvo que existían cuando el universo tenía menos de mil millones de años.
Agujeros negros supermasivos consumir grandes cantidades de materia y brillantes tan brillantes cuásares Mientras se ha escondido en gruesas nubes de polvo durante mucho tiempo que existen en un período temprano en el cosmos de 13.8 mil millones de años llamado «amanecer cósmico», pero han demostrado ser frustrantemente difíciles de alcanzar.
Esta es la primera detección de cuásares ocultos pero brillantes en el universo temprano. Indica que los quásares podrían ser dos veces más comunes en Amanecer cósmico Como se sospechaba anteriormente, dijeron los investigadores.
«Este descubrimiento solo fue posible con la combinación única de dos poderosos telescopios», el líder del equipo Yoshiki Matsuoka de la Universidad Ehime en Japón dijo en un comunicado.
«El Telescopio subaruLa encuesta amplia y sensible nos permitió detectar galaxias raras y luminosas, y Jwst pude atrapar la tenue luz infrarroja de los quásares ocultos, «Matsuoka agregó.» Esto muestra cuán efectivo puede ser el enfoque de ‘descubrir con el telescopio Subaru, explorar con jwst’ puede ser «.
Quásares en Cosmic Dawn
Agujeros negros supermasivos con masas millones o miles de millones de veces que el sol Siéntate en el corazón de todas las galaxias en el universo moderno. No todos estos agujeros negros son iguales, sin embargo. Algunos, como el agujero negro supermasivo en el corazón del vía Láctea, Sagitario a* (SGR A*), son callados porque no se están alimentando de materia que los rodea.
Otros son asuntos que los rodean en una nube aplanada y giratoria llamada disco de acreción. La inmensa gravedad de estos agujeros negros provoca fuerzas de marea en este material que generan una intensa fricción, calentando gas y polvo en el disco a temperaturas tan grandes como millones de grados. Mientras tanto, la materia en el disco se canaliza a los postes del agujero negro supermasivo por poderosos campos magnéticos, desde donde se elimina como chorros de velocidad cercana.
Ambos procesos irradian grandes cantidades de energía en todo el espectro electromagnético Eso se le parecen a los astrónomos desde grandes distancias como quásares.
Teniendo en cuenta lo extremos y violentos que son los quásares, no es sorprendente que se cree que estos agujeros negros supermasivos han jugado un papel vital en la configuración de las galaxias y, por lo tanto, en la evolución del universo. Sin embargo, todavía hay algún misterio en torno a la formación de los primeros agujeros negros supermasivos antes el universo tenía mil millones de años.
Por lo tanto, los astrónomos han estado buscando diligentemente cuásares que existieron durante el amanecer cósmico, un período que dura de alrededor de 50 millones a mil millones de años después del Big Bangcuando se cree que se formaron las primeras estrellas y galaxias. Si hubiera una gran población de agujeros negros supermasivos en este momento, los científicos razonan que deben haber formado con frecuencia y ampliamente, como resultado de la muerte de las estrellas de primera generación, al igual que los agujeros negros de masa estelar hoy en día.
Sin embargo, si el número de agujeros negros supermasivos era bajo en Cosmic Dawn, los investigadores teorizan que estos titanes cósmicos se formaron solo en circunstancias especiales, posiblemente de la colapso directo de vastas nubes de gas y polvo.
El brillo de los cuásares debería hacer que estos agujeros negros supermasivos sean bastante conspicuos incluso a grandes distancias, y de hecho, el equipo detrás de la nueva investigación utilizó el telescopio Subaru para descubrir más de 200 quásares. Sin embargo, hay un enganche: los quásares generalmente son vistos por sus emisiones ultravioletas, pero el polvo cósmico es un muy buen absorbedor de este tipo de radiación.
Eso significa que las emisiones de los quásares muy envueltos pueden no alcanzarnos, lo que significaría que los quásares que detectamos son solo una fracción de los agujeros negros supermasivos de alimentación que existían en el amanecer cósmico.
Para descubrir potencialmente estos quásares ocultos, este equipo recurrió a una encuesta realizada con el instrumento Hyper Suprime-Cam en el telescopio Subaru (HSC-SSP), buscando galaxias muy brillantes que muestren signos de emisiones de alta energía pero carecen de las huellas dedo reveladas de los quásares.
Con JWST, podrían examinar estas galaxias en infrarrojos, lo que dejó esas galaxias como luz visible (pero luego se estiró a longitudes de onda más largas), lo que les permitió mirar a través de las nubes de polvo de luz ultravioleta que absorbe la luz. Utilizando su espectrógrafo infrarrojo cercano (NIRSPEC), JWST estudió 11 de las galaxias más luminosas encuestadas por el telescopio Subaru entre julio de 2023 y octubre de 2024.
Siete de estas galaxias mostraron signos claros de un cuásar, confirmando los primeros cuásares luminosos con motivos de polvo descubiertos en Cosmic Dawn.
Al examinar la luz o los «espectros» de estas galaxias, el equipo determinó que los cuásares están emitiendo energía equivalente a varios billones de sol y se alimentan de agujeros negros supermasivos con masas miles de millones de veces el de nuestra estrella. Estas características se asemejan a las de los cuásares no cubiertos previamente detectados en Cosmic Dawn.
Los investigadores también descubrieron que el polvo que rodea estos cuásares absorbe alrededor del 99.9% de la luz ultravioleta que emiten y el 70% de la luz visible que emiten. Por lo tanto, no es de extrañar que estos titanes cósmicos se hayan mantenido tan efectivamente ocultos.
El número de cuásares sobre la región del espacio examinado por el equipo indica que la población de cuásares envueltos es similar a la de los quásares no hididos. Por lo tanto, el equipo calcula que la población de quásares en Cosmic Dawn es alrededor del doble de lo que se estimó previamente.
El equipo ahora tiene la intención de estudiar más a fondo estos cuásares oscurecidos para determinar por qué sus entornos son tan diferentes de los de los quásares no cubiertos. También tienen la intención de buscar agujeros negros más envueltos en una muestra más amplia de galaxias que existían en las primeras épocas del cosmos.
Tal trabajo tiene el potencial de revelar la población completa de agujeros negros supermasivos en Cosmic Dawn, dicen los investigadores.
La investigación del equipo fue publicada en la edición de julio de The Astrophysical Journal.
