El telescopio VLT de ESO detecta inesperados halos gigantes alrededor de distantes cuásares

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto brillantes nubes de gas alrededor de cuásares distantes. Esta es la primera vez que todos los cuásares de un sondeo han mostrado estos halos, cuyas firmas inconfundible fueron recogidas por el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope de ESO. Las propiedades de los halos de este sorprendente hallazgo están también en notable desacuerdo con las teorías actualmente aceptadas de la formación de la galaxia en el universo temprano.

Una colaboración internacional de astrónomos, liderada por un grupo del ETH (Swiss Federal Institute of Technology, Instituto Federal Suizo de Tecnología) en Zúrich (Suiza), ha utilizado las capacidades únicas del instrumento MUSE, instalado en el telescopio VLT (Very Large Telescope), en el Observatorio Paranal de ESO, para estudiar el gas que se encuentra alrededor de distantes galaxias activas, menos de 2.000 millones de años después del Big Bang. Estas galaxias activas, llamadas cuásares, contienen agujeros negros supermasivos en sus centros, los cuales consumen estrellas, gas y otros materiales a una velocidad extremadamente alta. Esto, a su vez, provoca que el centro de la galaxia emita enormes cantidades de radiación, haciendo de los cuásares los objetos más luminosos y activos del universo.
Se estudiaron 19 cuásares, seleccionados entre los más brillantes que son observables con MUSE. Estudios anteriores demostraron que alrededor del 10% de todos los cuásares estudiados estaban rodeados por halos compuestos de un gas conocido como medio intergaláctico (WHIM por sus siglas en inglés, Warm–Hot Intergalactic Medium). Estos halos se extienden hasta 300.000 años luz de distancia de los centros de los cuásares. Este nuevo estudio, sin embargo, ha desvelado una sorpresa al haber detectado grandes halos alrededor de los 19 cuásares observados — muchos más que los dos halos que, por estadística, se esperaban observar. El equipo sospecha que esto se debe al enorme aumento en la capacidad de observación de MUSE con respecto a instrumentos similares anteriores, pero será necesario llevar a cabo más observaciones para determinar si éste es el caso.
" Todavía es demasiado pronto para decir si esto se debe a nuestra nueva técnica de observación o si los cuásares de nuestra muestra son algo peculiares. Así que todavía hay mucho que aprender; estamos iniciando una nueva era de descubrimientos", afirm al aautora Elena Borisova, de ETH Zúrich.
El objetivo original del estudio era analizar los componentes gaseosos del universo a las escalas más grandes, una estructura denominada a veces como red cósmica, en la que los cuásares forman brillantes nodos [1]. Normalmente, los componentes gaseosos de esta red son muy difíciles de detectar, por lo que los halos luminosos de gas que rodean a los cuásares proporcionan una oportunidad casi única para estudiar el gas que hay dentro de esta estructura cósmica a gran escala.
Los 19 halos recién detectados también revelaron otra sorpresa: están formadas por gas intergaláctico relativamente frío, a aproximadamente 10.000 grados centígrados. Esta revelación entra en conflicto con los modelos actualmente aceptados sobre la estructura y la formación de las galaxias, que sugiere que el gas, estando tan cerca de las galaxias, debería tener temperaturas de más de un millón de grados.
El descubrimiento muestra el potencial del instrumento para la observación de este tipo de objetos [2]. Sebastiano Cantalupo, coautor de este trabajo, está muy entusiasmado con el nuevo instrumento y las oportunidades que brinda: "Hemos explotado las capacidades únicas de MUSE en este estudio, que allanará el camino para futuros sondeos. Combinado con una nueva generación de modelos teóricos y numéricos, este enfoque seguirá ofreciéndonos una nueva ventana para el estudio de la formación de la estructura cósmica y la evolución de las galaxias".

Notas

[1] La red cósmica es la estructura del universo a gran escala. Está compuesta por delgados filamentos de material primordial (sobre todo de gas hidrógeno y helio) y de materia oscura que conecta a las galaxias, y abarca los abismos entre ellas. El material de esta red puede alimentar a las galaxias a través de los filamentos y desencadenar su crecimiento y evolución.
[2] MUSE es un espectrógrafo de campo integral y combina capacidades espectrográficas y de imagen. Puede observar grandes objetos astronómicos en su totalidad de una sola vez y medir, para cada píxel, la intensidad de la luz en función de su color o longitud de onda.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo “Ubiquitous giant Lyα nebulae around the brightest quasars at z ~ 3.5 revealed with MUSE”, que aparece en la revista Astrophysical Journal.

El equipo está formado por Elena Borisova, Sebastiano Cantalupo, Simon J. Lilly, Raffaella A. Marino y Sofia G. Gallego (Instituto de Astronomía, ETH Zúrich, Suiza); Roland Bacon y Jeremy Blaizot (Universidad de Lyon, Centro de Investigación Astrofísica de Lyon, Saint-Genis-Laval, Francia); Nicolas Bouché (Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología, Toulouse, Francia); Jarle Brinchmann (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos; Instituto de Astrofísica y ciencias del Espacio, Oporto, Portugal); C Marcella Carollo (Instituto de Astronomía, ETH Zúrich, Suiza); Joseph Caruana (Departamento de Física, Universidad de Malta, Msida, Malta; Instituto de Ciencias Espaciales & Astronomía, Universidad de Malta, Malta); Hayley Finley (Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología, Toulouse, Francia); Edmund C. Herenz (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); Johan Richard (Universidad de Lyon, Centro de Investigación Astrofísica de Lyon, Saint-Genis-Laval, Francia); Joop Schaye y Lorrie A. Straka (Observatorio de Leiden, Leiden, Países Bajos); Monica L. Turner (Centro MIT-Kavli de Investigación en Astrofísica y Espacio, Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); Tanya Urrutia (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); Anne Verhamme (Universidad de Lyon, Centro de Investigación Astrofísica de Lyon, Saint-Genis-Laval, Francia); Lutz Wisotzki (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania).

Brillantes halos alrededor de cuásares distantes

Este mosaico muestra 18 de los 19 cuásares observados por un equipo internacional de astrónomos, liderado por el ETH Zúrich (Suiza). Cada cuásar observado está rodeado por un brillante halo de gas. Es la primera vez que un sondeo de cuásares muestra este tipo de halos brillantes alrededor de todos los cuásares observados.
El descubrimiento se hizo utilizando el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

Crédito:

ESO/Borisova et al.

Videos .

Brillantes halos alrededor de cuásares distantes

http://www.eso.org/public/chile/videos/eso1638a/

Este mosaico muestra 18 de los 19 cuásares observados por un equipo internacional de astrónomos, liderado por el ETH Zúrich (Suiza). Cada cuásar observado está rodeado por un brillante halo de gas. Es la primera vez que un sondeo de cuásares muestra este tipo de halos brillantes alrededor de todos los cuásares observados.
El descubrimiento se hizo utilizando el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

Crédito:

ESO/Borisova et al.

3D animation of quasar halo

http://www.eso.org/public/chile/videos/eso1638b/

The MUSE instrument on ESO’s Very Large Telescope is able to collect three-dimensional data. Using this data cube, astronomers were able to create a 3D representation of the gas halos surrounding the distant quasars.

Crédito:

ESO/S. Cantalupo

Fuente: Observatorio Europeo Austral