El misterio de los cuásares situados en mitad de la nada

Un cuásar es, a grandes rasgos, una región cósmica compacta dotada de un agujero negro supermasivo muy activo, ubicada en el centro de una galaxia. A medida que el agujero negro (una concentración de materia con una gravedad tan grande que no deja salir ni la luz) atrae el gas y el polvo circundantes, libera una enorme cantidad de energía, lo que convierte a los cuásares en algunos de los objetos astronómicos más brillantes del universo.

En torno a los cuásares hay varios misterios, en especial dos. Uno de ellos es que algunos ya existían unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang, la colosal “explosión” con la que hace unos 13.800 millones de años nació el universo, lo que entra en contradicción con todo lo que se sabe de ellos y con las teorías más aceptadas sobre su evolución. Esos cuásares no deberían haberse formado hasta mucho tiempo después. Otro enigma es que algunos cuásares, en vez de estar en regiones cósmicas relativamente llenas, que les proporcionen materia para tragar, se hallan en zonas de vacío casi completo. ¿Cómo pudieron formarse y mantenerse en mitad de la nada?

Acerca de la formación anormalmente temprana de los cuásares, existe una hipótesis según la cual esos cuásares surgieron de regiones con materia primigenia (creada por el Big Bang) más densas que su entorno. Esa mayor densidad también debió crear en el entorno de los cuásares muchas galaxias, aunque fuesen más pequeñas que las que los albergaban.

Sin embargo, en un nuevo estudio, el segundo misterio se ha visto reforzado y parece entrar en conflicto con la hipótesis que resolvería el primer misterio.

Valiéndose de observaciones realizadas por el telescopio espacial Webb, de la NASA, la ESA y la CSA, respectivamente las agencias espaciales estadounidense, europea y canadiense, el equipo de Anna-Christina Eilers, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha constatado que algunos cuásares situados a más de 13.000 millones de años-luz de distancia, y por tanto que existían hace ese tiempo (el que ha tardado su luz en llegar a nosotros) parecen estar rodeados de un vacío extremo.

Eilers y sus colegas investigaron el entorno cósmico de cinco cuásares antiguos conocidos. Los cinco figuran entre los cuásares más antiguos observados hasta la fecha. Se cree que se formaron entre 600 millones de años y 700 millones después del Big Bang.

Los autores del estudio encontraron una sorprendente diversidad de vecindarios para esos cuásares. Mientras que algunos cuásares residen en zonas muy concurridas, con decenas de galaxias vecinas, como predicen todos los modelos, los cuásares restantes parecen estar en zonas muy vacías, con solo unas pocas galaxias relativamente cerca.

“Descubrimos que la única diferencia entre estos cinco cuásares es que sus entornos son muy distintos”, afirma Eilers. “Por ejemplo, un cuásar tiene casi 50 galaxias a su alrededor, mientras que otro solo tiene dos. Y ambos cuásares tienen el mismo tamaño, volumen, brillo y edad. Es realmente sorprendente”.

Estos cuásares solitarios están desafiando las teorías más aceptadas sobre cómo pudieron formarse objetos tan luminosos en una etapa tan temprana del universo, sin una fuente significativa de materia circundante que alimentara el crecimiento de su agujero negro.

“Es difícil explicar cómo estos cuásares pudieron crecer tanto si parece que no tienen nada de lo que alimentarse”, recalca Eilers.

Existe la posibilidad de que estos cuásares no sean tan solitarios como parecen, sino que estén rodeados de galaxias muy cubiertas de polvo y, por tanto, ocultas a la vista. Eilers y sus colegas esperan afinar sus observaciones para intentar ver a través de ese supuesto polvo cósmico, con el fin de averiguar cómo dichos cuásares crecieron tanto y tan deprisa en el universo primitivo.

El estudio se titula “EIGER VI. The Correlation Function, Host Halo Mass and Duty Cycle of Luminous Quasars at z ≳ 6”. Y se ha publicado en la revista académica The Astrophysical Journal. (Fuente: NCYT de Amazings)