Un equipo de investigadores ha identificado 31 cuásares nuevos, de los cuales 12 tienen un desplazamiento al rojo superior a 7, lo que los convierte en los objetos celestes más antiguos observados hasta la fecha. Estos descubrimientos podrían proporcionar nuevas pistas sobre la formación de los primeros agujeros negros supermasivos en el universo.
Los cuásares son objetos celestes que brillan con una intensidad tremenda cuando el gas y el polvo caen hacia el agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia. Se trata de uno de los objetos celestes más brillantes del universo y, dado que pueden observarse incluso desde miles de millones de años luz de distancia, han sido objeto de gran interés como «faros» para explorar el universo primitivo.
El grado en que la longitud de onda de la luz procedente de un cuerpo celeste se alarga debido a la expansión del universo se expresa mediante un indicador denominado «desplazamiento al rojo». Cuanto mayor es el valor del desplazamiento al rojo, más lejos nos encontramos observando el universo tal y como era en el pasado. Desde que en 2011 se detectó por primera vez un cuásar con un desplazamiento al rojo superior a 7, en los quince años siguientes solo se habían encontrado nueve objetos de una antigüedad similar.
En este contexto, el telescopio espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha identificado 31 cuásares nuevos, de los cuales 12 corresponden a objetos con un desplazamiento al rojo superior a 7. Se trata de un logro que, tan solo un año y medio después del inicio del estudio de campo amplio de Euclid, ha duplicado el número de cuásares conocidos con un desplazamiento al rojo superior a 7.
Un avance significativo en la comprensión de los cuásares
«Estos objetos pueden constituir una pista importante para comprender el proceso de formación de los agujeros negros supermasivos», explica Joseph Henawy, profesor de la Universidad de California en Santa Bárbara y de la Universidad de Leiden. «Estos ‘monstruos’, con una masa de miles de millones de veces superior a la del Sol, ya existían, por alguna razón, cuando el universo acababa de nacer».
Entre los cuásares descubiertos en esta ocasión, destacan especialmente dos cuerpos celestes con desplazamientos al rojo de 7.69 y 7.77, respectivamente. Ambos superan el desplazamiento al rojo de 7.64 observado en 2021, lo que supone romper sucesivamente el récord de los «más antiguos» de la historia de las observaciones. Se encuentran a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra y reflejan cómo era el universo cuando solo habían transcurrido unos 670 millones de años desde su nacimiento.
Desafíos en la detección de cuásares primitivos
Detectar estos cuásares tan primitivos resulta extremadamente difícil. Los cuásares formados en un periodo inferior a unos 770 millones de años tras el Big Bang son muy poco comunes, ya que aún eran pocas las galaxias que habían crecido lo suficiente como para albergarlos. Además, su tenue luz tiende a confundirse fácilmente con la luz de las estrellas situadas en el interior de la Vía Láctea.
La luz que llega desde los cuásares lejanos sufre un desplazamiento de longitud de onda, pasando de la luz ultravioleta al infrarrojo cercano, debido a la expansión del universo. Dado que la atmósfera terrestre emite luz precisamente en esta misma banda de longitudes de onda, resulta aún más difícil detectar estos objetos celestes tenues con telescopios terrestres.
Una técnica de observación innovadora
La clave para superar este obstáculo ha sido una técnica de observación que combina los estudios de amplio alcance en luz visible e infrarrojo cercano realizados por Euclid (que opera fuera de la atmósfera terrestre) con el aprendizaje automático. Euclid puede observar amplias zonas del cielo con gran precisión, sin verse afectado por la luz de la atmósfera que dificulta las observaciones terrestres.
De los 123 candidatos seleccionados de este modo, los investigadores llevaron a cabo observaciones espectroscópicas con el telescopio Keck de Hawái, el telescopio Magallanes de Chile y el Gran Telescopio Binocular (LBT) de Arizona, y confirmaron que 31 de ellos eran cuásares auténticos.
Un nuevo enfoque en el estudio de los cuásares
En los estudios anteriores sobre los cuásares, no quedaba más remedio que encontrar estos raros objetos uno a uno y confirmarlos mediante observaciones espectroscópicas. Ahora, al disponer de una muestra de 31 objetos (suficiente para realizar análisis estadísticos), se puede asegurar que se ha entrado en una fase en la que es posible estudiar las propiedades de los cuásares primitivos de forma sistemática, considerándolos como un conjunto.
El equipo de investigación tiene previsto estudiar con mayor detalle las propiedades de los cuásares utilizando el telescopio espacial James Webb. Se prevé medir la masa de cada agujero negro, analizar la composición química del gas circundante y seguir el proceso de la reionización del universo mediante la luz.
Además, existe un plan para investigar el polvo, el gas y la actividad de formación estelar en el interior de las galaxias que albergan estos cuásares, utilizando el telescopio ALMA (Interferómetro de ondas milimétricas y submilimétricas de Atacama), situado en el norte de Chile y gestionado por el Observatorio Nacional de Astronomía de Japón en colaboración con Estados Unidos y Europa.
«El objetivo final que tenemos ahora en mente es unir todos estos resultados en una única línea temporal para completar la ‘crónica de los cuásares’ de los primeros mil millones de años desde el nacimiento del universo», señala Henawy con gran ilusión. Si en un futuro próximo se descubre el primer cuásar con un desplazamiento al rojo superior a 8, podría revelarse la imagen de los cuerpos celestes que existían en los primeros 630 millones de años desde el nacimiento del universo.
