Un estudio investiga la emisión de un cuásar rojo distante

Usando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile, un equipo internacional de astrónomos ha realizado observaciones de HSC J120505.09−000027.9, el cuásar rojo más distante detectado hasta ahora, y encontró que muestra una emisión extendida de carbono ionizado. El hallazgo se informa en un artículo publicado en arXiv.org.

Los cuásares, u objetos cuasiestelares, son núcleos galácticos activos extremadamente luminosos que contienen agujeros negros centrales supermasivos con discos de acreción. Sus desplazamientos al rojo se miden a partir de las fuertes líneas espectrales que dominan sus espectros visible y ultravioleta. Algunos cuásares están enrojecidos por el polvo, por lo que se denominan cuásares rojos. Estos objetos tienen una cantidad no despreciable de extinción de polvo, pero no están completamente ocultos.

Los astrónomos están especialmente interesados en estudiar los cuásares de alto desplazamiento al rojo (con un desplazamiento al rojo superior a 5,0), ya que son los objetos compactos más luminosos y más distantes del universo observable. Los espectros de dichos cuásares se pueden utilizar para estimar la masa de los agujeros negros supermasivos que limitan los modelos de evolución y formación de los cuásares. Por lo tanto, los cuásares de alto corrimiento al rojo podrían servir como una herramienta poderosa para sondear el universo temprano.

Con un corrimiento al rojo de 6,72 y con un enrojecimiento del polvo a bastante nivel, HSC J120505.09−000027.9 (J1205−0000 para abreviar) es el cuásar rojo más distante conocido hasta la fecha y el único cuásar rojo de alto corrimiento al rojo identificado hasta ahora. Observaciones anteriores han encontrado que el cuásar también muestra líneas de absorción amplias y prominentes, lo que indica la existencia de flujos nucleares rápidos.

Este cuásar rojo está alimentado por un agujero negro supermasivo con una masa 2.000 millones de veces la del Sol

Para obtener más información sobre estas salidas nucleares de J1205−0000 y comprender mejor la emisión de esta fuente en general, un grupo de astrónomos dirigido por Takuma Izumi, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, ha observado la línea [C II] de 158 µm y observaciones de emisiones continuas de infrarrojo lejano hacia este cuásar utilizando ALMA.

«Observamos la línea de desplazamiento al rojo [C II] y las emisiones continuas de infrarrojo lejano de J1205−0000 en la banda 6 el 26 de febrero de 2020, con 41 antenas. Nuestras observaciones se realizaron en un solo apunte con un campo de visión de 61 cm de diámetro«, apuntan los investigadores en el artículo que describe el estudio.

Encontraron que la emisión de C II está espacialmente más extendida (en escalas de más de 16.300 años luz) que las emisiones continuas de infrarrojo lejano. La luminosidad de la línea CII está a un nivel de 1.900 millones de luminosidades solares, mientras que las emisiones continuas de infrarrojo lejano parecen ser más brillantes, con una luminosidad de alrededor de 2,7 billones de luminosidades solares.

Los valores de luminosidad obtenidos permitieron al equipo calcular el límite superior para la tasa de formación de estrellas de la galaxia anfitriona de J1205−0000. Descubrieron que esta tasa no debería exceder las 575 masas solares por año.

El origen de la emisión de C II espacialmente extendida detectada aún es incierto. Según los autores del artículo, las posibles explicaciones incluyen galaxias compañeras o fusionadas y flujos fríos de salida. Agregaron que ambos escenarios encajan bien en el escenario de evolución de galaxias inducida por la fusión.

«Si la estructura extendida se debe a (múltiples) galaxias compañeras o fusionadas, esto indica que este cuásar rojo de hecho emerge con un evento de fusión. […] Si la estructura extendida se debe a flujos fríos de salida, podemos argumentar que este cuásar rojo se encuentra en una fase de transición clave desde un estallido estelar polvoriento al expulsar su medio circundante«, concluyeron los astrónomos.

Fuente: arXiv.org.