Un cuásar es una región compacta dotada de un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de una galaxia masiva. Se trata de objetos extremadamente luminosos, de apariencia similar a la de una estrella, ubicados muy lejos de la Tierra. Al ser tan distantes y brillantes, nos ofrecen un atisbo de las condiciones del Universo primitivo, cuando su edad no superaba los 1.000 millones de años.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor asistente Dragan Salak, de la Universidad de Hokkaido, el profesor asistente Takuya Hashimoto, de la Universidad de Tsukuba, y el profesor Akio Inoue, de la Universidad Waseda, obtuvo la primera prueba de un fenómeno de supresión de formación estelar causado por un chorro de gas molecular en una galaxia que alberga un cuásar en el Universo primitivo. Sus hallazgos, basados en observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, se publicaron en The Astrophysical Journal.
Un grupo de antenas de ALMA de 12 metros de diámetro, como las utilizadas en este estudio, observa el cielo nocturno. Crédito: ESO/Y. Beletsky
El gas molecular es vital para que nazcan las estrellas. Al ser el principal combustible de la formación estelar, la ubicuidad y la alta concentración del gas molecular en una galaxia tendería a causar el nacimiento de un gran número de estrellas. Sin embargo, al expulsar el gas hacia el espacio intergaláctico antes de que este logre alimentar el proceso de formación de estrellas, los chorros moleculares terminan impidiendo el nacimiento de estrellas en las galaxias que albergan cuásares.
“Los estudios teóricos sugieren que los chorros de gas molecular desempeñan un papel importante en la formación de las estrellas y la evolución de las galaxias durante su infancia, puesto que pueden regular la formación estelar”, explica Dragan Salak. “Los cuásares son fuentes especialmente energéticas, por eso esperábamos que fueran capaces de generar intensos chorros”.
El cuásar observado por el equipo, denominado J2054-0005, presenta un desplazamiento al rojo muy pronunciado, pues parece estar distanciándose a gran velocidad de la Tierra. “Al ser uno de los cuásares más brillantes del Universo distante, J2054-0005 es un excelente candidato para estudiar los chorros intensos, y por eso decidimos observarlo”, explica Takuya Hashimoto.
El equipo de investigación usó ALMA, instrumento clave en este estudio al ser el único telescopio del mundo con la sensibilidad y la cobertura de frecuencia necesarias para detectar chorros de gas molecular en el Universo primitivo.
El chorro del gas molecular del cuásar incluye hidroxilo (OH), representado en la parte superior. Debido al desplazamiento del gas molecular en dirección de quien observa, el nivel máximo de espectro de absorción (línea azul discontinua en la parte inferior) se observa en una longitud de onda más corta (línea azul continua), un fenómeno conocido como efecto Doppler. Ilustración: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) modificado de Dragan Salak, et al. The Astrophysical Journal, 1 de febrero de 2024.
Acerca del método empleado en el estudio, Dragan Salak comenta: “El chorro de gas molecular (OH) se descubrió en la absorción. Esto significa que no observamos la radiación de microondas proveniente directamente de las moléculas de OH, sino la radiación proveniente del brillante cuásar, y con absorción nos referimos a que las moléculas de OH absorbieron parte de la radiación del cuásar. Fue como revelar la presencia de un gas observando la ‘sombra’ que proyecta frente a la fuente de luz”.
Los hallazgos de este estudio constituyen el primer indicio fehaciente de la existencia de intensos chorros de gas molecular provenientes de galaxias con cuásar que incidían en la evolución galáctica cuando el Universo era muy joven. “El gas molecular es un componente muy importante de las galaxias, porque es el combustible que alimenta los procesos de formación estelar”, concluye Dragan Salak. “Nuestro hallazgo demuestra que los cuásares son capaces de inhibir la formación de estrellas en su galaxia anfitriona al expulsar el gas molecular hacia el espacio intergaláctico”.
Información adicional
Dragan Salak, et al., “Molecular outflow in the reionization-epoch quasar J2054-0005 revealed by OH 119 μm observations (‘Chorro molecular en el cuásar del período de reionización J2054-0005 revelado por observaciones de OH de 119 μm’). The Astrophysical Journal 1 de febrero de 2024
Este estudio contó con el apoyo de la Beca de Investigación ALMA Japón del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) (NAOJ-ALMA-294, NAOJ-ALMA-2018-09B); la Beca de Excelencia para Jóvenes Investigadores del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología de Japón (MEXT; HJH02007); fondos KAKENHI de la Sociedad Japonesa para el Fomento de la Ciencia (JSPS) (22H01258, 7H06130, 20H01951, 22H0493); fondos SONATA del Centro Nacional de Ciencia de Polonia (NCN) (UMO-2020/39/D/ST9/00720) y fondos SPRING de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) (JPMJSP2119).
El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en nombre de Asia del Este, en conjunto con la Universidad de Hokkaido, la Universidad de Tsukuba y el Centro Nacional de Investigación Nuclear de Polonia (NCBJ).
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSTC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).
La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.
Fuente ®ALMA
