Hallan la pareja de cuásares fusionados más distante, a 900 millones de años tras Big Bang

Un equipo de astrónomos ha descubierto una pareja de cuásares en proceso de fusión tan sólo 900 millones de años después del Big Bang. Estos cuásares no solo son los más distantes jamás encontrados, sino que además son los primeros descubiertos del periodo de formación del Universo llamado Amanecer Cósmico. El hallazgo, cuyos detalles se publican este lunes en un artículo en la revista The Astrophysical Journal Letters, se ha llevado a cabo con los datos de los observatorios internacionales Gemini y Subaru.

Desde el primer instante tras el Big Bang, el Universo ha estado en expansión, lo que significa que el Universo primitivo era considerablemente más pequeño y que las galaxias que se formaron al principio tenían más probabilidades de interactuar y fusionarse.

Las fusiones de galaxias impulsaron la formación de cuásares, núcleos galácticos extremadamente luminosos en los que el gas y el polvo que caen en un agujero negro supermasivo central emiten enormes cantidades de luz. Por eso, al observar el Universo primitivo, los astrónomos esperaban encontrar numerosos pares de cuásares muy próximos entre sí a medida que sus galaxias anfitrionas se fusionaban. Pero no han encontrado ninguno, hasta ahora.

Con la ayuda del telescopio Gemini Norte, una de las dos sedes del Observatorio Internacional Gemini, un equipo de astrónomos ha descubierto un par de cuásares en fusión observados 900 millones de años después del Big Bang. No sólo es la pareja de cuásares fusionados más distante jamás encontrada, sino también de la primera pareja confirmada en el periodo de la historia del Universo conocido como Amanecer Cósmico que va desde unos cincuenta millones de años hasta mil millones de años después del Big Bang.

En este periodo empezaron a aparecer las primeras estrellas y galaxias, lo que dio comienzo a una nueva era en la formación del cosmos conocida como Época de Reionización en el que la luz ultravioleta de las primeras estrellas, galaxias y cuásares se propagó por el cosmos, interactuando con el medio intergaláctico y despojando a los átomos de hidrógeno primigenios del Universo de sus electrones en un proceso conocido como ionización.

Esta Época fue un momento crítico en la historia del Universo que marcó el final de la edad oscura cósmica y sembró las grandes estructuras que observamos hoy en nuestro Universo local.

Estudios con espectrógrafos

Para comprender el papel que jugaron los cuásares en la Época de Reionización, los astrónomos necesitan encontrar y estudiar los cuásares que poblaron esta época temprana y distante. Hasta ahora se han descubierto unos 300 cuásares de la Época de Reionización, pero ninguno de ellos se había encontrado en pareja. El descubrimiento fue "pura casualidad", reconoce Yoshiki Matsuoka, astrónomo de la Universidad de Ehime (Japón) y autor principal del artículo. Sucedió mientras revisaba imágenes de candidatos a cuásar tomadas con la Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru.

Para confirmar el hallazgo, el equipo realizó un seguimiento con los espectrógrafos de los telescopios Subaru y Gemini Norte, que al descomponer la luz por una fuente en sus longitudes de onda componentes, permitieron caracterizar la naturaleza de la pareja de cuásares y sus galaxias anfitrionas. "Lo que aprendimos de las observaciones fue que los cuásares son demasiado débiles para detectarlos en el infrarrojo cercano, incluso con uno de los mayores telescopios de la Tierra", explica Matsuoka.

Esto permitió al equipo estimar que una parte de la luz detectada en el rango de longitudes de onda ópticas no procede de los cuásares en sí, sino de la formación estelar que tiene lugar en sus galaxias anfitrionas. El equipo también descubrió que los dos agujeros negros tienen una masa cien millones de veces superior a la del Sol. Esto, unido a la presencia de un puente de gas que se extiende entre los dos cuásares, sugiere que éstos y sus galaxias anfitrionas están experimentando una fusión a gran escala. "La existencia de cuásares en fusión en la Época de Reionización se ha anticipado durante mucho tiempo. Ahora se ha confirmado por primera vez", concluye.