Resuelven el misterio de los cuásares tras 60 años: así nacen las luces más potentes del universo

Las luces más lejanas del universo conocido siempre han sido un misterio apasionante para los astrónomos. Una edición especial de la revista Nature dio a conocer en marzo de 1963 la existencia de objetos extraordinariamente distantes de nuestra galaxia: aunque su brillo es el más potente que existe, se encuentran a tanta distancia que se confunden con simples estrellas. Los primeros radioteslescopios permitieron descubrir hace 60 años esas fuentes de luz que, por ser “cuasi estelares”, pasaron a llamarse cuásares. En las siguientes décadas, los investigadores consiguieron entender su verdadera naturaleza, pero no habían sido capaces de explicar completamente su origen. Hasta ahora.

Un estudio que acaba de publicar Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, una de las revistas científicas más importantes del mundo en el campo de la astronomía y la astrofísica, revela que los cuásares son una consecuencia del choque de galaxias. El trabajo está liderado por autores de las universidades británicas de Sheffield y Hertfordshire, pero está basado en las observaciones de imágenes profundas captadas por el Telescopio Isaac Newton, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma. Una vez más, Canarias escribe un capítulo de la historia de la astronomía.

TE PUEDE INTERESAR

Un estudio afirma que Hawking se equivocó con su paradoja de los agujeros negros

Jesús Díaz

Pero ¿qué sabíamos de los cuásares hasta ahora? Cuando comenzaron a localizarse, parecían estrellas con un tono azul, pero las imágenes mostraban halos tenues y difusos, evidenciando que tenía que tratarse de otra cosa. Las investigaciones fueron mostrando que eran potentes fuentes de luz, capaces de brillar tan intensamente como un billón de estrellas agrupadas en un volumen del tamaño de nuestro Sistema Solar. Los científicos concluyeron que eran galaxias muy luminosas y muy pesadas, localizadas en lugares muy distantes del universo. En la actualidad se han descubierto más de 2.000 a miles de millones de años luz. Sin embargo, los expertos siguen debatiendo qué fenómeno desencadena una actividad tan poderosa.

“Hay mucha controversia entre quienes formamos parte de la comunidad científica que estudia las galaxias activas porque no está claro qué es lo que produce esta actividad tan fuerte, cómo se encienden los cuásares”, explica en declaraciones a El Confidencial Cristina Ramos Almeida, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y una de las autoras del trabajo. La mayoría de las galaxias tienen agujeros negros supermasivos en sus centros, pero muy pocas de ellas son cuásares. ¿Por qué? Algunos astrónomos defienden que se originan por fenómenos intrínsecos que inestabilizarían estas enormes agrupaciones de estrellas. Sin embargo, el mecanismo del choque o fusión entre galaxias podría explicar mejor lo que sucede.

Las galaxias contienen grandes cantidades de gas, pero la mayor parte del tiempo está orbitando a grandes distancias del centro, fuera del alcance del agujero negro, una región que engulle toda la materia que se le acerca, incluida la luz. Sin embargo, al colisionar con otra galaxia, el gas se desplaza hacia el centro y empieza a ser consumido por el agujero negro, de manera que libera cantidades extraordinarias de energía en forma de radiación, lo que da como resultado el brillo característico del cuásar. Esta ignición del cuásar puede expulsar el resto del gas de la galaxia, lo que evita que se formen nuevas estrellas durante miles de millones de años.

Imágenes captadas en La Palma

Las imágenes del Telescopio Isaac Newton de La Palma son clave para defender la teoría de la fusión de galaxias como origen de este fenómeno, ya que revelan la presencia de estructuras distorsionadas en las regiones exteriores de las galaxias que albergan cuásares. De hecho, es la primera vez que se obtienen imágenes de una muestra de cuásares de este tamaño y con este nivel de detalle. Al comparar las observaciones de 48 cuásares y sus galaxias con imágenes de más de 100 galaxias que no son cuásares, los investigadores concluyeron que las galaxias que albergan cuásares tienen tres veces más probabilidades de colisionar con otras.

El Isaac Newton es un instrumento pequeño, un telescopio óptico de 2,54 metros diámetro, “pero con el suficiente tiempo obtienes imágenes muy profundas”, explica Ramos. Por eso, permite observar que, cuando se produce una interacción entre dos galaxias, “parte del gas queda desligado, de forma que se ven colas y otras características sutiles”. Así, “al analizar una muestra completa de cuásares, hemos visto que la mayoría muestra estos signos de fusión entre galaxias”. Cuando los astrónomos hacen una comparación con otra muestra de control (galaxias que no son cuásares) la diferencia es clara: los signos del choque son evidentes en el 65% de los cuásares y solo en el 22% del resto de las galaxias. La diferencia es estadísticamente tan notable que los investigadores piensan que la colisión es lo que “enciende” los cuásares.

La muestra de los cuásares en cuyas imágenes está basada esta publicación de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society procede del proyecto español QSOFEED, liderado por la propia Cristina Ramos Almeida en el IAC. Esta ambiciosa iniciativa de observación astronómica comienza a dar sus frutos, pero todavía tiene mucho más que aportar. “Tenemos muchísimos más datos, no solo los que se han publicado ahora en esta investigación, y queremos usarlos para entender qué papel juegan los cuásares en la evolución de las galaxias”, aclara la experta.

El futuro de la Vía Láctea

Los astrónomos creen que todas o casi todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en el centro, así que cualquiera es susceptible de protagonizar un evento de estas características. "Los cuásares son uno de los fenómenos más extremos del Universo, y es probable que lo que vemos represente el futuro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, cuando colisione con la galaxia de Andrómeda, dentro de unos 5.000 millones de años", comenta otro de los autores del trabajo, Clive Tadhunter, profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sheffield. “Es emocionante observar los cuásares y finalmente comprender por qué ocurren, pero afortunadamente la Tierra no estará cerca de uno de estos episodios apocalípticos durante bastante tiempo”, añade el experto.

TE PUEDE INTERESAR

Imagen histórica del agujero negro de la Vía Láctea: primera foto real de Sagitario A*

José Pichel

“Andrómeda tiene su agujero negro y nuestra Vía Láctea también, además, ahora sabemos cómo es”, comenta la astrofísica española en relación con las recientes investigaciones que lograron obtener la primera imagen del agujero negro que ocupa el centro de nuestra galaxia, situado a 26.000 años luz de la Tierra, un trabajo publicado en 2022. “Cuando choquen, eventualmente estos dos agujeros negros se fusionarán para formar otro más masivo, y probablemente activo, en algún momento de la colisión”, explica. Las galaxias no se convierten en cuásares para siempre, sino que lo son solamente durante algún tiempo.

El estudio de estos objetos se ha convertido en una rama fundamental para el estudio del universo porque, debido a su brillo, se destacan a grandes distancias y se convierten en una especie de faros que permiten indagar en las épocas más tempranas de su historia. “Es un área sobre la que Los científicos de todo el mundo están ansiosos por aprender más sobre esta área”, afirma otro de los autores que firma el trabajo, Jonny Pierce, investigador de la Universidad de Hertfordshire. De hecho, “una de las principales motivaciones científicas para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA fue estudiar las galaxias más antiguas, porque es capaz de detectar la luz incluso desde lo más distante, los cuásares emitidos hace casi 13.000 millones de años”.

A pesar de la importancia de este estudio, la investigadora del IAC reconoce que es posible que la controversia sobre el origen de estos objetos luminosos se mantenga durante algún tiempo. “El problema es que dependiendo de cómo diseñes el experimento o selecciones las muestras que vas a observar, el resultado puede ser diferente”, comenta. Sin embargo, es probable que esta investigación se convierta en un hito definitivo, porque “es un estudio muy robusto, con un resultado concluyente que muestra una diferencia muy grande”.