Los astrónomos que utilizan el radiotelescopio Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation para estudiar el quásar más distante conocido han encontrado una pista tentadora que puede responder a una pregunta cósmica de gallina y huevo: ¿qué fue primero, agujeros negros supermasivos o galaxias gigantes?
Durante años, los astrónomos han notado una relación directa entre la masa del agujero negro supermasivo central de una galaxia y la masa total del "bulto" de estrellas en su núcleo. Cuanto más masivo es el agujero negro, más masivo es el bulto. Los científicos han especulado extensamente sobre si el agujero negro o la protuberancia estelar se formaron primero. Recientemente, algunas teorías han sugerido que las dos pueden formarse simultáneamente.
Sin embargo, las nuevas observaciones VLA de un cuásar y su galaxia anfitriona vistas como eran cuando el Universo tenía menos de mil millones de años indican que la joven galaxia tiene un agujero negro supermasivo pero no un bulto masivo de estrellas.
“Encontramos una gran cantidad de gas en esta joven galaxia y, cuando agregamos la masa de este gas a la del agujero negro, suman casi la masa total de todo el sistema. La dinámica de la galaxia implica que no queda mucha masa para compensar el tamaño de la protuberancia estelar predicha por los modelos actuales ", dijo Chris Carilli, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), en Socorro, NM.
Los científicos estudiaron un cuásar denominado J1148 + 5251, que, con más de 12.8 mil millones de años luz, es el cuásar más distante encontrado hasta ahora. Descubierto en 2003 por el Sloan Digital Sky Survey, J1148 + 5251 es una galaxia joven con un brillante quasar visto como era cuando el Universo tenía solo 870 millones de años. El universo ahora tiene 13.700 millones de años.
Con el objetivo de VLA en J1148 + 4241 durante aproximadamente 60 horas, los investigadores pudieron determinar la cantidad de gas molecular en el sistema. Además, pudieron medir los movimientos de ese gas y así estimar la masa total del sistema galáctico. Estudios anteriores del sistema habían producido estimaciones de que el agujero negro era de 1 a 5 mil millones de veces la masa de nuestro Sol.
Las nuevas observaciones de VLA indican que hay alrededor de 10 mil millones de masas solares de gas molecular en el sistema, y que la masa total del sistema es de 40-50 mil millones de masas solares. El gas y el agujero negro combinados representan, por lo tanto, entre 11 y 15 mil millones de masas solares de ese total.
“La proporción aceptada indica que un agujero negro de esta masa debería estar rodeado por una protuberancia estelar de varios billones de masas solares. Nuestra medición dinámica muestra que no queda mucha masa, excluyendo el agujero negro y el gas, para formar una protuberancia estelar. Esto proporciona evidencia de que el agujero negro se forma antes de la protuberancia estelar ", dijo Fabian Walter, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Heidelberg, Alemania, que era becario postdoctoral Jansky en NRAO en Socorro cuando se hicieron las observaciones.
"Un ejemplo ciertamente no es el caso, pero en este objeto aparentemente tenemos un ejemplo de un agujero negro sin mucho abultamiento estelar". Ahora necesitamos hacer estudios detallados de más objetos de este tipo en el Universo lejano y temprano ", dijo Carilli. "Con la sensibilidad enormemente mejorada del VLA expandido y el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), que entrará en funcionamiento en unos años, tendremos las herramientas que necesitamos para resolver esta pregunta definitivamente", agregó Carilli.
"Estudios como este son la clave para comprender cómo se formaron las galaxias por primera vez", dijo Walter.
Walter y Carilli trabajaron con Frank Bertoldi y Karl Menten del Instituto Max Planck en Bonn; Pierre Cox del Instituto de Astrofísica Espacial de la Universidad de París-Sur; Fred K.Y. Lo de la NRAO en Charlottesville, VA; Xiahui Fan del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona; y Michael Strauss, de la Universidad de Princeton, sobre el proyecto. Los resultados de su investigación se publican en Astrophysical Journal Letters.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
Fuente original: Comunicado de prensa de NRAO
