Los astrónomos han cartografiado el mayor volumen del Universo con un nuevo mapa de agujeros negros supermasivos activos que viven en los centros de las galaxias. Llamados cuásares, los brillantes agujeros negros son, irónicamente, algunos de los objetos más brillantes del universo.

El nuevo mapa registra la ubicación de cerca de 1,3 millones de cuásares en el espacio y el tiempo, con los más lejanos brillando cuando el universo de 13.700 millones de años tenía sólo 1.500 millones de años.

Este catálogo de cuásares se diferencia de todos los anteriores en que nos ofrece un mapa tridimensional del mayor volumen del universo, afirma David Hogg, cocreador del mapa e investigador científico del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron de Nueva York y profesor de Física y Ciencia de Datos de la Universidad de Nueva York. No es el catálogo con más cuásares, y no es el catálogo con las mediciones de mejor calidad de los cuásares, pero es el catálogo con el mayor volumen total del universo cartografiado.

Hogg y sus colegas presentan el mapa en un artículo publicado recientemente en la revista Astrophysical Journal. La autora principal del artículo, Kate Storey-Fisher, es investigadora postdoctoral en el Donostia International Physics Center (España).

Los científicos construyeron el nuevo mapa utilizando datos del telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea. Aunque el principal objetivo de Gaia es cartografiar las estrellas de nuestra galaxia, en el proceso de escanear el cielo también detecta inadvertidamente objetos fuera de la Vía Láctea, como cuásares y otras galaxias.

Hemos sido capaces de realizar mediciones de cómo se agrupa la materia en el universo primitivo tan precisas como las de algunos de los principales proyectos de investigación internacionales, lo cual es bastante notable dado que obtuvimos nuestros datos como un ‘extra’ del proyecto Gaia centrado en la Vía Láctea, afirma Storey-Fisher, que realizó parte del trabajo como doctorando de la NYU.

Los cuásares son impulsados por agujeros negros supermasivos, que tienen entre cientos de miles y miles de millones de veces la masa del Sol, en el centro de las galaxias y pueden ser cientos de veces más brillantes que una galaxia entera. Cuando la atracción gravitatoria del agujero negro hace girar el gas cercano, el proceso genera un disco extremadamente brillante, y a veces chorros de luz, que los telescopios pueden observar.

Las galaxias en las que habitan los cuásares están rodeadas de enormes halos de un material invisible llamado materia oscura. El estudio de los cuásares permite a los astrónomos conocer mejor la materia oscura, por ejemplo, en qué medida se agrupa.

Los astrónomos también pueden utilizar la ubicación de los cuásares distantes y sus galaxias anfitrionas para comprender mejor cómo se expandió el cosmos a lo largo del tiempo. Por ejemplo, los científicos ya han comparado el nuevo mapa de cuásares con la luz más antigua del universo, denominada fondo cósmico de microondas, para estudiar con qué intensidad se agrupa la materia en el universo.

Esta representación en vídeo del mapa muestra la ubicación de los cuásares desde nuestro punto de observación, el centro de la esfera. Las regiones vacías de cuásares son aquellas en las que el disco de nuestra galaxia bloquea nuestra visión. Los cuásares con mayores desplazamientos al rojo están más alejados de nosotros. Crédito: ESA/Gaia/DPAC; Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation; K. Storey-Fisher et al. 2023

Ha sido muy emocionante ver que este catálogo estimula tanta ciencia nueva, afirma Storey-Fisher. Investigadores de todo el mundo están utilizando el mapa de cuásares para medirlo todo, desde las fluctuaciones de densidad iniciales que sembraron la red cósmica hasta la distribución de los vacíos cósmicos y el movimiento de nuestro sistema solar a través del universo.

El equipo utilizó la tercera entrega de datos de Gaia, que contenía 6,6 millones de candidatos a cuásar, o posibles cuásares, junto con datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA y del Sloan Digital Sky Survey. Al combinar los conjuntos de datos, el equipo eliminó contaminantes como estrellas y galaxias del conjunto de datos original de Gaia y determinó mejor las distancias a los cuásares. El equipo también creó un mapa de dónde se espera que el polvo, las estrellas y otras molestias bloqueen nuestra visión de algunos cuásares, lo que es fundamental para interpretar el mapa de cuásares.

Este catálogo de cuásares es un gran ejemplo de lo productivos que son los proyectos astronómicos, afirma Hogg. Gaia fue diseñado para medir las estrellas de nuestra propia galaxia, pero también encontró millones de cuásares al mismo tiempo, que nos dan un mapa de todo el universo.


Fuentes

New York University | Kate Storey-Fisher, David W. Hogg, et al., Quaia, the Gaia-unWISE Quasar Catalog: An All-sky Spectroscopic Quasar Sample. The Astrophysical Journal, DOI 10.3847/1538-4357/ad1328


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