Primer hallazgo de un par de cuásares fusionados en el amanecer cósmico

Este no solo es el par de quásares fusionados más distante jamás encontrado, sino también el primer par confirmado en el período de la historia del Universo conocido como Amanecer Cósmico.

El Amanecer Cósmico se extendió desde unos 50 millones de años hasta mil millones de años después del Big Bang. Durante este período comenzaron a aparecer las primeras estrellas y galaxias, llenando de luz el oscuro Universo por primera vez. La llegada de las primeras estrellas y galaxias dio inicio a una nueva era en la formación del cosmos conocida como Época de la Reionización.

La Época de Reionización, que tuvo lugar dentro del Amanecer Cósmico, fue un período de transición cosmológica. Aproximadamente 400 millones de años después del Big Bang, la luz ultravioleta de las primeras estrellas, galaxias y quásares se extendió por todo el cosmos, interactuando con el medio intergaláctico y despojando a los átomos de hidrógeno primordiales del Universo de sus electrones en un proceso conocido como ionización . La Época de la Reionización fue una época crítica en la historia del Universo que marcó el final de las edades oscuras cósmicas y sembró las grandes estructuras que observamos hoy en nuestro Universo local.

Para comprender el papel exacto que desempeñaron los quásares durante la época de la reionización, los astrónomos están interesados en encontrar y estudiar los quásares que poblaron esta era temprana y distante. "Las propiedades estadísticas de los quásares en la Época de la Reionización nos dicen muchas cosas, como el progreso y el origen de la reionización, la formación de agujeros negros supermasivos durante el Amanecer Cósmico y la evolución más temprana de las galaxias anfitrionas de los quásares", destaca Yoshiki Matsuok, astrónomo de la Universidad de Ehime en Japón y autor principal del artículo que describe estos resultados, publicado en ‘Astrophysical Journal Letters’ .

En la Época de la Reionización se han descubierto unos 300 quásares, pero ninguno de ellos ha sido encontrado en pareja. Eso fue hasta que Matsuoka y su equipo estaban revisando imágenes tomadas con la Hyper Suprime-Cam en el Telescopio Subaru y una tenue mancha roja llamó su atención. "Mientras examinaba imágenes de candidatos a quásares, noté dos fuentes similares y extremadamente rojas, una al lado de la otra --relata Matsuoka--. El descubrimiento fue puramente fortuito".

El equipo no estaba seguro de que fueran un par de cuásares, ya que los candidatos a quásar distantes están contaminados por muchas otras fuentes, como estrellas y galaxias en primer plano y los efectos de las lentes gravitacionales. Para confirmar la naturaleza de estos objetos, el equipo realizó espectroscopía de seguimiento utilizando la cámara y espectrógrafo de objetos débiles ( FOCAS ) del telescopio Subaru y el espectrógrafo de infrarrojo cercano Gemini ( GNIRS ) en Gemini Norte. Los espectros obtenidos con GNIRS, que descomponen la luz emitida por una fuente en sus longitudes de onda componentes, fueron cruciales para caracterizar la naturaleza del par de cuásares y sus galaxias anfitrionas.

"Lo que aprendimos de las observaciones del GNIRS fue que los quásares son demasiado débiles para detectarlos en el infrarrojo cercano, incluso con uno de los telescopios más grandes en tierra", apunta Matsuoka.

Esto permitió al equipo estimar que una parte de la luz detectada en el rango de longitud de onda óptica no proviene de los quásares en sí, sino de la formación estelar en curso que tiene lugar en sus galaxias anfitrionas. El equipo también descubrió que los dos agujeros negros son enormes, cada uno de los cuales tiene 100 millones de veces la masa del Sol. Esto, junto con la presencia de un puente de gas que se extiende entre los dos cuásares, sugiere que ellos y sus galaxias anfitrionas están experimentando una fusión a gran escala.

"La existencia de quásares fusionados en la Época de Reionización se anticipa desde hace mucho tiempo. Ahora se ha confirmado por primera vez", comenta Matsuoka

La Época de la Reionización conecta la formación más temprana de la estructura cósmica con el complejo Universo que observamos miles de millones de años después. Al estudiar objetos distantes de este período, los astrónomos obtienen información valiosa sobre el proceso de reionización y la formación de los primeros objetos del Universo. Es posible que haya más descubrimientos como este en el horizonte con el Legacy Survey of Space and Time ( LSST ) de NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory , que durará una década y comenzará en 2025, y que está preparado para detectar millones de cuásares utilizando sus capacidades de imágenes profundas.

Foo y datos; EP vía DPA