Una mirada de rayos X al núcleo de un poderoso quásar

Los investigadores observaron la emisión de rayos X del cuásar más brillante visto en los últimos 9 mil millones de años de historia cósmica, conocido como SMSS J114447.77-430859.3, o J1144 para abreviar. La nueva perspectiva arroja luz sobre el funcionamiento interno de los cuásares y cómo interactúan con su entorno. Investigación publicada en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Alojada por una galaxia a 9600 millones de años luz de la Tierra, entre las constelaciones de Centauro e Hidra, J1144 es increíblemente poderosa, 100 000 millones de veces más brillante que el Sol. J1144 está mucho más cerca de la Tierra que otras fuentes de brillo similar, lo que permite a los astrónomos obtener información sobre el agujero negro que alimenta el cuásar y el entorno que lo rodea. El estudio fue dirigido por el Dr. Elias Kammoun, investigador postdoctoral en el Instituto de Investigación en Astrofísica y Ciencias Planetarias (IRAP), y Zsovi Ego, candidato a doctorado en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE).

Los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes y distantes del universo conocido, y funcionan con gas que cae en un agujero negro supermasivo. Pueden describirse como núcleos galácticos activos (AGN) de luminosidad extremadamente alta que emiten enormes cantidades de radiación electromagnética observable en ondas de radio, infrarrojo, visible, ultravioleta y rayos X. J1144 fue observado inicialmente en longitudes de onda visibles en 2022 por SkyMapper Southern Survey (SMSS).

En este estudio, los investigadores combinaron observaciones de varios observatorios espaciales: el instrumento eROSITA a bordo del observatorio Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), ESA observatorio xmm newton, NASAConjunto de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR) y el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA.

El equipo utilizó datos de los cuatro observatorios para medir la temperatura de los rayos X emitidos por el cuásar. Descubrieron que esta temperatura es de unos 350 millones K, más de 60.000 veces la temperatura en la superficie del Sol. El equipo también descubrió que la masa del agujero negro en el centro del cuásar es unas 10.000 millones de veces la del Sol, y su tasa de crecimiento es de unas 100 masas solares por año.

La luz de rayos X de esta fuente varió en una escala de tiempo de unos pocos días, lo que no suele verse en cuásares con grandes agujeros negros como el de J1144. Una escala de tiempo típica para un agujero negro de este tamaño sería del orden de meses o incluso años. Las observaciones también han demostrado que a medida que el agujero negro traga parte del gas, parte del gas es expulsado en forma de vientos muy fuertes, inyectando grandes cantidades de energía en la galaxia anfitriona.

«Nos sorprendió mucho que ningún observatorio de rayos X anterior hubiera detectado esta fuente a pesar de su poder extremo», dice el Dr. Kamoon, autor principal del artículo.

Agrega: «Los quásares similares generalmente se encuentran a distancias mucho mayores, por lo que parecen más débiles, y los vemos como eran cuando el universo tenía solo 2-3 mil millones de años. J1144 es una fuente muy rara debido a que es tan luminosa y tan cerca de la Tierra (¡aunque sigue siendo una gran distancia!), dándonos una visión única de cómo se ven estos poderosos cuásares».

«En junio de este año comenzará una nueva campaña de monitoreo para esta fuente, que puede revelar más sorpresas de esta fuente única».