Los quásares, u objetos casi-estelares, fueron descubiertos a comienzos de la década de 1960 y en la actualidad se conocen más de 200.000. Inicialmente, y ante la apariencia que presentaban de objetos puntuales y en base a las líneas de emisión observadas en sus espectros, se consideraron estrellas. Sin embargo, un análisis más profundo del espectro arrojó un resultado inesperado. Estos objetos presentaban unos desplazamientos al rojo (z) muy elevados. Así por ejemplo 3C273 tenía un desplazamiento al rojo de 0,158 y 3C48 de 0,367. Como ya es sabido, y por la ley de Hubble, la distancia que nos separa a las galaxias (y otros objetos extragalácticos) es proporcional al desplazamiento al rojo que presenten (siempre teniendo en cuenta movimientos propios, que desvirtúa esta ley para objetos cercanos).
Actualmente las distancias estimadas para estos objetos, en base al desplazamiento al rojo medido, van desde 240 Mpc (z=0,06) hasta 6 Gpc (z=6,5. Nota: Mpc: megaparsec. Gpc: gigaparsec. 1 parsec equivale a 3,26 años luz). Otros estudios han presentado otra interesante característica en algunos quásares: presenta espectros de absorción, y estos pueden tener diferente desplazamiento al rojo que los de emisión.

Descubiertos por la radioastronomía, pero en el dominio de los rayos X

Inicialmente descubiertos mediante la radioastronomía, pronto se descubrió que su principal radiación emitida no era en la longitud de onda de radio. Es más, actualmente se cree que solamente un bajo porcentaje de ellos emite de forma potente en radio. La mayoría son potentes emisores en rayos X. Así por ejemplo, el observatorio Einstein de rayos X (HEAO-B) pronto mostró que al menos 100 de ellos eran poderosas fuentes en estas longitudes de onda. Es por ello que se considera una propiedad común a todos ellos la emisión en rayos X, y no en radio.

Aquí nos aparece el primer enigma. En base a la distancia a la que se estima que se encuentran, la luminosidad de estos cuerpos es enorme, del orden de 10^39 vatios (100 veces más que nuestra galaxia entera) emitidos desde volúmenes de pocos años luz cúbicos. Algunos investigadores se inclinaron rápidamente por indicar que la ley de Hubble no era aplicable a los quásares, y que éstos, se encontraban mucho más cerca de lo que se pensaba inicialmente. Sin embargo, pronto nuevas observaciones revelaron que la distancia estimada era correcta. Aparecían asociados a galaxias remotas con las que compartían un mismo desplazamiento al rojo.
Los modelos apuntan a que constituyen una etapa más dentro de la evolución galáctica. En un estado anterior al de las galaxias comunes tendríamos las galaxias Seyfert, que presentan un núcleo más brillante, y un disco más débil. En un paso anterior estarían los quásares, con un núcleo ultrabrillante y un disco apenas observable. Así lo reveló el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA en 2002, que con su instrumento ACS/HRC observó el disco galáctico alrededor de 3C273, el cual mostraba claras líneas de absorción estelar. Debido al brillo del núcleo, deslumbraba su entorno. Actualmente los modelos apuntan que los quásares poco activos en radio están asociados a estructuras espirales, mientras que los más activos, a elípticas.

Pero, ¿Cómo logran radiar semejante cantidad de energía? La opción más aceptada desde la década de 1970 es que la emiten desde un agujero negro central supermasivo. Ahora bien, esto nos lleva a dos nuevos problemas. En primer lugar, descubrir cómo se forma dicho agujero negro. Se bajaran varias posibilidades. Una de ellas es que una gigantesca nube colapsa gravitacionalmente. Otra posibilidad sería un cúmulo estelar gigante en el cual las estrellas colisionan y terminan colapsando en un único objeto supermasivo. La tercera posibilidad consistiría en estrellas supermasivas de al menos 100 masas solares, que explotan como supernovas, dando lugar a estrellas de neutrones de masa estelar. Estas estrellas de neutrones serían los embriones de los futuros agujeros negros supermasivos.

En segundo lugar, también surge la duda de como convierten la energía gravitacional en radiación. En este sentido, la teoría más aceptada sería la que indica su origen en discos de acreción alrededor del agujero negro. La radiación en rayos X vendría de la fricción en el propio disco, mientras que la de radio vendría de radiación sincrotrón generada a partir de campos eléctricos en los ejes de rotación (creados a partir de intensos campos magnéticos).
Que su posible fuente de energía sean agujeros negros supermasivos, unido a que podrían ser una etapa temprana en la evolución de las galaxias, nos lleva a otro enigma: ¿son los agujeros negros supermasivos elementos esenciales en la evolución galáctica? Todo apunta a que así es.
¿Movimientos más rápidos que la luz?
No es la primera vez que alguien propone (incorrectamente) como refutación de la teoría especial de la Relatividad ciertas observaciones de alta resolución de los quásares. En observaciones con tecnología VLBI (radioastronomía) se detectaron jets que observados a lo largo del tiempo, se alejaban uno de otro. Midiendo la separación angular año tras año se calculó la velocidad de separación. Si a es la separación angular entre ambos jets y D la distancia a la Tierra, es obvio que si los jets se desplazan perpendicularmente a la línea de observación la velocidad lineal de separación será v=D(da/dt). Si no son perpendiculares en su desplazamiento a la línea de observación, entonces la velocidad v será incluso mayor.
Pues bien, según estas observaciones, en algunos casos la velocidad v llegaba a ser 20c (c es la velocidad de la luz en el vacío), lo cual entra en contradicción directa con la teoría de la Relatividad de Einstein. Nuevamente muchos fueron los que propusieron que la medida de la distancia estaba mal realizada. Sin embargo hay diversos modelos que explican el fenómeno observado.
Una de ellos, conocido como ‘árbol de navidad’ (Christmas tree) compara el fenómeno con el de las luces de un árbol de navidad. Así, el encendido y apagado secuencial de las luces en cierto orden, produce un efecto de movimiento. Otra propuesta, ilustrada en la figura 3, sugiere que una gran cantidad de materia situada delante de los jets curva la trayectoria de luz de modo que por un efecto visual (lente gravitacional) tenemos la sensación de una separación entre las fuentes mayor que la real. Según el ángulo, podría explicarse efectos muy altos.

Sin embargo, el modelo más aceptado no requiere de una masa que actúe como lente gravitacional. La figura 4 lo ilustra. Sean dos jets A y B, estando A a 4 años luz más lejos que el B, y separados visualmente para nosotros 3 años luz (5 años luz realmente). A la distancia que se encuentran los quásares esta separación es muy pequeña -requisito para que este modelo sea válido-. 
El jet A emite un pulso dirigido hacia la Tierra. Posteriormente, el jet B emite otro pulso 6 años después. Supongamos que el pulso de A llegó a la Tierra en el año 2012. Debido a que A está 4 años luz más lejos de nosotros que B, el pulso emitido por B llegaría en 2014. Ahora bien, visto desde la Tierra únicamente advertiríamos que la diferencia entre los pulsos es de 2 años, mientras que su separación aparente es de 3 años luz, por lo que nos parecería que la velocidad de separación entre ambos, medida en años sucesivos, es de 1,5c (3 años/luz / 2 años).

Fondo de rayos X

Otro misterio -por si fuesen pocos- que ha rodeado a los quásares es el denominado fondo de rayos X. Las observaciones parecen apuntar a la existencia de una correlación entre la luminosidad del quásar en el óptico y en rayos X. A más luminosidad en el óptico, mayor radiación en rayos X.

Esto planteaba un serio problema: en base a las estimaciones de los quásares que podrían existir en el universo observable, la radiación de rayos X que se debería observar de fondo (regiones donde nuestras limitaciones instrumentales no nos permiten detectar objeto alguno) sería bastante superior a la que se realmente se observa (y esto sin incluir siquiera las contribuciones de galaxias y cúmulos de galaxias).

Hoy por hoy es aceptado que se ha sobreestimado la cantidad de estos objetos que realmente existen.

Referencias
– “Violent phenomena in the Universe“. Narlikar. Ed. Dover. 2007
– “Universe“. Freedman y Kaufmann III. Ed. Freeman. 2008
– “El Universo“. Favrod. Ed. Noguer. 1975

Concepción artística de la galaxia W2246-0526. Crédito: ESO 

La galaxia más luminosa conocida en el Universo -el quásar W2246-0526, observado cuando el Universo tenía menos del 10% de su edad actual- es tan turbulenta que se encuentra en el proceso de eyectar la totalidad de su gas para formación estelar, de acuerdo con nuevas observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). 
Los quásares son galaxias distantes con un agujero negro supermasivo activo en sus centros y que generan potentes jets de partículas y radiación. La mayoría de los quásares brillan con mucha intensidad, pero una pequeña fracción de estos objetos pertenecen a un tipo poco frecuente conocido como Hot DOGs (Dust-Obscured Galaxies), que incluye a la galaxia WISE J224607.57-052635.0, la galaxia más luminosa conocida en el Universo.

Por primera vez, un equipo de investigadores liderados por Tanio Díaz-Santos (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) ha usado las capacidades únicas de ALMA para estudiar en detalle a W2246-0526 y seguir el movimiento de átomos ionizados de carbono entre las estrellas de la galaxia.
Según Tanio Díaz-Santos, “Grandes cantidades de este material interestelar fue encontrado en un estado extremadamente turbulento y dinámico, viajando a lo largo de la galaxia a cerca de dos millones de kilómetros por hora”.
Los astrónomos creen que este comportamiento turbulento podría estar vinculado a la extrema luminosidad de la galaxia. W2246-0526 emite tanta luz como unos 350 trillones de soles. Este brillo es alimentado por un disco de gas que esta calentado a muy altas temperaturas a medida que gira en espiral alrededor del agujero negro supermasivo del centro de la galaxia. La luz del disco de acreción del centro de este Hot DOG no escapa directamente, sino que es absorbido por una fina capa de polvo que lo rodea, y que lo reemite en longitudes de onda del infrarrojo.
Esta potente radiación infrarroja tiene un impacto directo y violento en toda la galaxia. La región alrededor del agujero negro es por lo menos 100 veces más luminosa que el resto de la galaxia. Según Peter Eisenhardt, coautor y científico del proyecto WISE de la NASA, “Sospechamos que esta galaxia estaba en un estado cambiante de su vida debido a la enorme cantidad de energía infrarroja”. 
Si estas condiciones turbulentas continúan, la intensa radiación infrarroja podría expulsar todo el gas interestelar de la galaxia. Los modelos de evolución galáctica basado en los nuevos datos de ALMA indican que el gas interestelar está actualmente eyectado desde la galaxia en todas las dirección. Para Manuel Aravena, de la Universidad Diego Portales, “Si este comportamiento continúa, es posible que W2246 pueda eventualmente madurar a un quásar más tradicional”.
Fuente de la noticia: “The Turbulent Birth of a Quasar” de ESO.
Crédito: Wikipedia/The MAGIC Telescope at night by Robert Wagner

Los dos telescopios de rayos gamma que forman MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) han detectado rayos gamma procedentes de la lejana galaxia activa PKS 1441+25. El proyecto MAGIC está en el observatorio de Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma (Islas Canarias).
La primera detección fue realizada por el satélite Fermi, y posteriormente a la detección con MAGIC, astrónomos del VERITAS (Arizona, Estados Unidos) también realizaron la detección, confirmando los datos anteriores. Los resultados han sido publicados en Astrophysical Journal Letters.
PKS 1441+25 es una de las dos galaxias activas más lejanas observables, y por lo tanto la energía de la radiación que observamos es de las mayores detectas. Se trata de un radioquásar de espectro plano. Este tipo de cuerpos son galaxias muy luminosas que transportan gas caliente hacia su agujero negro central y expulsan chorros de plasma muy energéticos a velocidades próximas a la de la luz.

Se puede ampliar información en “Gamma rays from the quasar PKS 1441+25: story of an escape” de arXiv.org.
Créditos: Imágenes: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al. Ilustración: NASA/CXC/M.Weiss

Un nuevo estudio, liderado por Bin Luo y Niel Brandt (Penn State University, Pennsylvania), y Jianfeng Wu (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), publicado en Astrophysical Journal, indica que algunos agujeros negros podrían consumir enormes cantidades de materia, superiores a lo previsto hasta ahora. Esta nueva propuesta podría ayudar a explicar como los mayores agujeros negros fueron capaces de crecer tan rápidamente en el universo temprano.
El nuevo estudio señala que algunos podrían devorar materia a un ritmo 5 a 10 veces superior al estimado generalmente para los quásares. Para ello han usado el observatorio espacial de rayos X Chandra de la NASA y han estudiado 51 quásares situados a una distancia de 5.000 a 11.500 millones de años luz de la Tierra. Estos quásares fueron elegidos debido a la pobre emisión en longitudes de onda ultravioleta de ciertos elementos, como el carbono. De ellos, el 65% son más débiles en rayos X que los quásares típicos. Hasta 40 veces más débiles.

Con los datos y tras una simulación observaron que si hay mucha materia en el disco que rodea el agujero negro, la presión hace que parte del material sea expulsado formando un toro alrededor de la zona inmediatamente después del disco. Este toro sería el responsable del debilitamiento observado en las longitudes de onda ultravioleta y de rayos X.
Así pues los investigadores creen que los agujeros negros estarían devorando la materia a altísima velocidad y que este tipo de quásar podría ser habitual en el universo temprano, a partir de 1.000 millones de años después del Big Bang.
Se puede ampliar información en el artículo “Chandra suggests black holes gorging at excessive rates” de Phys.org.

Crédito: ESA/V.Beckmann(NASA-GSFC)/Phys.org

Astrónomos de la Universidad de Maryland, liderados por Suvi Gezari y Tingting Liu han anunciado a través de la publicación de un artículo en el Astrophysical Journal Letters del pasado 14 de abril el descubrimiento de un posible sistema binario de agujeros negros en el centro de un quásar. Para ello usaron el Pan-STARRS1 situado en Hawaii. El quásar, denominado PSO J334.2028+01.4075 podría contener agujeros negros supermasivos de 10.000 millones de masas solares.
Tras observar durante largo tiempo numerosos objetos, los astrónomos detectaron evidencias de la existencia de un quásar pulsante que podría contener un sistema binario de agujeros negros supermasivos, tan cercanos incluso que podrían estar emitiendo ondas gravitatorias (evidentemente, no detectadas).

Alrededor de los agujeros negros se forma un disco de acreción de materia que es acelerada y calentada hasta altísimas temperaturas, emitiendo potente radiación electromagnética. En el caso de sistemas binarios, las investigaciones teóricas sugieren una absorción cíclica de la materia de dicho disco, y por lo tanto la emisión de la radiación sería periódica, dando lugar a picos y valles en la intensidad de la radiación emitida.
En el caso de PSO J334.2028+01.4075, detectaron una señal óptica con un periodo de 542 días, lo cual era consistente con el modelo teórico del sistema binario e inusual, ya que la radiación emitida por los quásares es arrítmica. Este estudio será útil para avanzar en el estudio de sistemas binarios de agujeros negros, e incluso su posible fusión en uno único.
Se puede ampliar información en el artículo “Pulsing light may indicate supermassive black hole merger” de Phys.org.
Quásar PKS 1127-145. Crédito: NASA

Un equipo de astrónomos de la VU University (Holanda) y de la Swinburne University of Technology (Australia), empleando datos recopilados por el VLT (Chile), han llegado a la conclusión de no ha ocurrido cambio en el ratio de masa del protón y del electrón durante al menos los últimos 12.000 millones de años. Para ello han estudiado el espectro de absorción de la luz de un distante quásar tras pasar por una galaxia situada visualmente delante. Para ello han medido la energía de las transiciones del hidrógeno molecular con una precisión de 10^(-6).
Algunas teorías proponen que la energía oscura podría evolucionar en el tiempo y modificar en algún modo algunas constantes como la gravitatoria o la velocidad de la luz. Por ello, y dado que tanto la masa del protón como la del electrón se consideran constantes fundamentales, medir el ratio de masa entre ambos en el pasado y compararlo con el valor actual, ayuda a comprender si efectivamente la evolución temporal de la energía oscura puede tener como consecuencia la variación en las constantes. El artículo ha sido publicado en Physical Review Letters

Agujero negro. Concepción artística. Crédito: en.wikipedia.org

Un equipo de investigadores de la Universidad de Pekín (China) y con la colaboración de astrónomos de la Universidad de Arizona (EEUU) anunciaron el pasado 26 de febrero en Nature el descubrimiento del mayor agujero negro conocido hasta ahora. Se trata del agujero negro existente en el quásar SDSS J0100+2802, situado a 12.800 millones de años luz de nuestro planeta. Se trataría del quásar más brillante del universo temprano y tal y como indica Xiaohui Fan, coautor del artículo, permitirá avanzar en el conocimiento de cómo se ensambló la materia y se formaron las galaxias gracias a su proximidad temporal a la conocida como época de reionización.
Este agujero negro, que lo observamos tal y como era cuando el Universo tenía únicamente 900 millones de años de edad, es un monstruo de colosales dimensiones. Su masa es 12.000 millones la del Sol y es 420 trillones de veces más luminoso. Incluso comparado con el agujero negro existente en el centro de la Vía Láctea continúa siendo impresionante, pues tiene una masa 3000 veces superior. El primer quásar fue descubierto en 1963 y actualmente se conocen unos 200.000.

El descubrimiento se realizó con el telescopio de 2,4 metros Lijiang en Yunnan (China). Posteriormente se confirmó y estudió en más detalle con los telescopios Large Binocular Telescope (LBT) de 8,4 metros, el Multiple Mirror Telescope (MMT) en Mount Hopkings de 6,5 metros, el Magellan (Las Campanas, Chile) de 6,5 metros y el Gemini North (Hawaii) de 8,2 metros.
Se puede ampliar información en el artículo “Monster black hole discovered at cosmic dawn” de Phys.org.

Crédito: NASA/ESA/A.Feild (STScI)/Phys.org

Observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble (HST) han aportado importante datos acerca de los dos lóbulos que se encuentra situados sobre el plano galáctico. Naciendo en el centro de nuestra galaxia, llegan a extenderse hasta 30.000 años luz. Fueron descubiertos hace cinco años por el Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma (NASA) y han sido también observados en longitudes de onda de radio y rayos X. Sin embargo estas observaciones no han aportado datos sobre la velocidad a la que se expande el gas ni su composición.
Ahora un equipo liderado por Andrew Fox (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland) publicará un artículo en Astrophysical Journal Letters donde presentará los datos recogidos usando el Telescopio Espacial Hubble. Las observaciones han sido realizadas usando el instrumento COS (Cosmic Origin Spectrograph). Con dicho instrumento han observador en longitud de onda ultravioleta la luz de un distante quásar que atravesaba el lóbulo norte. En base a la modificación de la luz observada han deducido que el gas se mueve a una velocidad de tres millones de kilómetros por hora y su temperatura es fría, poco más de 17.000 K. 

Así mismo han observado presencia de silicio, carbono y aluminio dentro del lóbulo. Ahora los investigadores deben investigar el posible origen de ambos lóbulos. Se han presentado dos alternativas. O bien puede tratarse del violento nacimiento de una estrella o bien una erupción del agujero negro supermasivo central existente en el centro galáctico.
Se puede ampliar información en el artículo “Hubble discovers that Milky Way core drives wind at 2 million miles per hour” de Phys.org.

Crédito: ESO/M. Kornmesser
 Nuevas observaciones del telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, han revelado la existencia de alineaciones de las estructuras más grandes jamás descubiertas en el universo. Un equipo europeo de investigación ha descubierto que los ejes de rotación de los agujeros negros supermasivos centrales, en una muestra de cuásares, son paralelos entre sí a distancias de miles de millones de años luz. El equipo también ha desvelado que los ejes de rotación de estos cuásares tienden a alinearse con las vastas estructuras de la red cósmica en la que residen.

Los cuásares son galaxias con agujeros negros supermasivos muy activos en sus centros. Estos agujeros negros están rodeados por discos de material extremadamente caliente que giran, por lo que a menudo expulsan parte de ese material en forma de largos chorros a lo largo de sus ejes de rotación de giro. Los cuásares pueden brillar más que todas las estrellas del resto de las galaxias juntas.

Un equipo liderado por Damien Hutsemékers, de la Universidad de Lieja (Bélgica), utilizó el instrumento FORS, instalado en el VLT, para estudiar 93 cuásares que se sabía formaban grandes agrupaciones repartidas a lo largo de miles de millones de años luz, en un momento en el que el universo tenía alrededor de un tercio de su edad actual.

“La primera cosa extraña que percibimos fue que algunos de los ejes de rotación de los quásares se alinearan unos con respecto a otros — a pesar de que estos cuásares están separados por miles de millones de años luz,” dijo Hutsemékers.
Crédito: ESO / Illustris Collaboration

El equipo fue más allá y estudió si los ejes de rotación estaban vinculados, no sólo a los demás, sino también a la estructura del universo a gran escala en aquel momento.

Cuando los astrónomos observan la distribución de las galaxias en escalas de miles de millones de años luz, ven que no están distribuidas uniformemente. Forman una red cósmica de filamentos y cúmulos alrededor de enormes espacios vacíos donde escasean las galaxias. Esta intrigante y hermosa composición de material se conoce como estructura a gran escala del universo.

Los nuevos resultados del VLT indican que los ejes de rotación de los cuásares tienden a ser paralelos a las estructuras a gran escala en las que se encuentran. Así que, si los cuásares están en un filamento largo, los giros de los agujeros negros centrales apuntarán a lo largo del filamento. Los investigadores estiman que la probabilidad de que estas alineaciones sean simplemente fruto de la casualidad es de menos del 1%.

“Una correlación entre la orientación de los cuásares y la estructura a la que pertenecen es una importante predicción de modelos numéricos de evolución de nuestro universo. Nuestros datos proporcionan la confirmación de la primera observación de este efecto, a escala mucho mayor que lo que había sido observado hasta la fecha para las galaxias normales”, añade Dominique Sluse, del Instituto  Argelander de Astronomía en Bonn (Alemania) y la Universidad de Lieja.

El equipo no podía ver directamente ni los ejes de rotación ni los chorros de los cuásares. En su lugar, se midió la polarización de la luz de cada cuásar y, para 19 de ellos, encontraron una señal significativamente polarizada. La dirección de esta polarización, combinada con otra información, podría utilizarse para deducir el ángulo del disco de acreción y, por lo tanto, la dirección del eje de giro del cuásar.

“Las alineaciones en los nuevos datos, en escalas incluso más grandes que las predicciones actuales de las simulaciones, pueden ser un indicio de que hay un ingrediente que falta en nuestros modelos actuales del cosmos”, concluye Dominique Sluse.

Enlace original: ESO.

Los quásares, u objetos casi-estelares, fueron descubiertos a comienzos de la década de 1960 y en la actualidad se conocen más de 200.000. Inicialmente, y ante la apariencia que presentaban de objetos puntuales y en base a las líneas de emisión observadas en sus espectros, se consideraron estrellas. Sin embargo, un análisis más profundo del espectro arrojó un resultado inesperado. Estos objetos presentaban unos desplazamientos al rojo (z) muy elevados. Así por ejemplo 3C273 tenía un desplazamiento al rojo de 0,158 y 3C48 de 0,367. Como ya es sabido, y por la ley de Hubble, la distancia que nos separa a las galaxias (y otros objetos extragalácticos) es proporcional al desplazamiento al rojo que presenten (siempre teniendo en cuenta movimientos propios, que desvirtúa esta ley para objetos cercanos).
Actualmente las distancias estimadas para estos objetos, en base al desplazamiento al rojo medido, van desde 240 Mpc (z=0,06) hasta 6 Gpc (z=6,5. Nota: Mpc: megaparsec. Gpc: gigaparsec. 1 parsec equivale a 3,26 años luz). Otros estudios han presentado otra interesante característica en algunos quásares: presenta espectros de absorción, y estos pueden tener diferente desplazamiento al rojo que los de emisión.

Descubiertos por la radioastronomía, pero en el dominio de los rayos X

Inicialmente descubiertos mediante la radioastronomía, pronto se descubrió que su principal radiación emitida no era en la longitud de onda de radio. Es más, actualmente se cree que solamente un bajo porcentaje de ellos emite de forma potente en radio. La mayoría son potentes emisores en rayos X. Así por ejemplo, el observatorio Einstein de rayos X (HEAO-B) pronto mostró que al menos 100 de ellos eran poderosas fuentes en estas longitudes de onda. Es por ello que se considera una propiedad común a todos ellos la emisión en rayos X, y no en radio.

Aquí nos aparece el primer enigma. En base a la distancia a la que se estima que se encuentran, la luminosidad de estos cuerpos es enorme, del orden de 10^39 vatios (100 veces más que nuestra galaxia entera) emitidos desde volúmenes de pocos años luz cúbicos. Algunos investigadores se inclinaron rápidamente por indicar que la ley de Hubble no era aplicable a los quásares, y que éstos, se encontraban mucho más cerca de lo que se pensaba inicialmente. Sin embargo, pronto nuevas observaciones revelaron que la distancia estimada era correcta. Aparecían asociados a galaxias remotas con las que compartían un mismo desplazamiento al rojo.
Los modelos apuntan a que constituyen una etapa más dentro de la evolución galáctica. En un estado anterior al de las galaxias comunes tendríamos las galaxias Seyfert, que presentan un núcleo más brillante, y un disco más débil. En un paso anterior estarían los quásares, con un núcleo ultrabrillante y un disco apenas observable. Así lo reveló el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA en 2002, que con su instrumento ACS/HRC observó el disco galáctico alrededor de 3C273, el cual mostraba claras líneas de absorción estelar. Debido al brillo del núcleo, deslumbraba su entorno. Actualmente los modelos apuntan que los quásares poco activos en radio están asociados a estructuras espirales, mientras que los más activos, a elípticas.

Pero, ¿Cómo logran radiar semejante cantidad de energía? La opción más aceptada desde la década de 1970 es que la emiten desde un agujero negro central supermasivo. Ahora bien, esto nos lleva a dos nuevos problemas. En primer lugar, descubrir cómo se forma dicho agujero negro. Se bajaran varias posibilidades. Una de ellas es que una gigantesca nube colapsa gravitacionalmente. Otra posibilidad sería un cúmulo estelar gigante en el cual las estrellas colisionan y terminan colapsando en un único objeto supermasivo. La tercera posibilidad consistiría en estrellas supermasivas de al menos 100 masas solares, que explotan como supernovas, dando lugar a estrellas de neutrones de masa estelar. Estas estrellas de neutrones serían los embriones de los futuros agujeros negros supermasivos.

En segundo lugar, también surge la duda de como convierten la energía gravitacional en radiación. En este sentido, la teoría más aceptada sería la que indica su origen en discos de acreción alrededor del agujero negro. La radiación en rayos X vendría de la fricción en el propio disco, mientras que la de radio vendría de radiación sincrotrón generada a partir de campos eléctricos en los ejes de rotación (creados a partir de intensos campos magnéticos).
Que su posible fuente de energía sean agujeros negros supermasivos, unido a que podrían ser una etapa temprana en la evolución de las galaxias, nos lleva a otro enigma: ¿son los agujeros negros supermasivos elementos esenciales en la evolución galáctica? Todo apunta a que así es.
¿Movimientos más rápidos que la luz?
No es la primera vez que alguien propone (incorrectamente) como refutación de la teoría especial de la Relatividad ciertas observaciones de alta resolución de los quásares. En observaciones con tecnología VLBI (radioastronomía) se detectaron jets que observados a lo largo del tiempo, se alejaban uno de otro. Midiendo la separación angular año tras año se calculó la velocidad de separación. Si a es la separación angular entre ambos jets y D la distancia a la Tierra, es obvio que si los jets se desplazan perpendicularmente a la línea de observación la velocidad lineal de separación será v=D(da/dt). Si no son perpendiculares en su desplazamiento a la línea de observación, entonces la velocidad v será incluso mayor.
Pues bien, según estas observaciones, en algunos casos la velocidad v llegaba a ser 20c (c es la velocidad de la luz en el vacío), lo cual entra en contradicción directa con la teoría de la Relatividad de Einstein. Nuevamente muchos fueron los que propusieron que la medida de la distancia estaba mal realizada. Sin embargo hay diversos modelos que explican el fenómeno observado.
Una de ellos, conocido como ‘árbol de navidad’ (Christmas tree) compara el fenómeno con el de las luces de un árbol de navidad. Así, el encendido y apagado secuencial de las luces en cierto orden, produce un efecto de movimiento. Otra propuesta, ilustrada en la figura 3, sugiere que una gran cantidad de materia situada delante de los jets curva la trayectoria de luz de modo que por un efecto visual (lente gravitacional) tenemos la sensación de una separación entre las fuentes mayor que la real. Según el ángulo, podría explicarse efectos muy altos.

Sin embargo, el modelo más aceptado no requiere de una masa que actúe como lente gravitacional. La figura 4 lo ilustra. Sean dos jets A y B, estando A a 4 años luz más lejos que el B, y separados visualmente para nosotros 3 años luz (5 años luz realmente). A la distancia que se encuentran los quásares esta separación es muy pequeña -requisito para que este modelo sea válido-. 
El jet A emite un pulso dirigido hacia la Tierra. Posteriormente, el jet B emite otro pulso 6 años después. Supongamos que el pulso de A llegó a la Tierra en el año 2012. Debido a que A está 4 años luz más lejos de nosotros que B, el pulso emitido por B llegaría en 2014. Ahora bien, visto desde la Tierra únicamente advertiríamos que la diferencia entre los pulsos es de 2 años, mientras que su separación aparente es de 3 años luz, por lo que nos parecería que la velocidad de separación entre ambos, medida en años sucesivos, es de 1,5c (3 años/luz / 2 años).

Fondo de rayos X

Otro misterio -por si fuesen pocos- que ha rodeado a los quásares es el denominado fondo de rayos X. Las observaciones parecen apuntar a la existencia de una correlación entre la luminosidad del quásar en el óptico y en rayos X. A más luminosidad en el óptico, mayor radiación en rayos X.

Esto planteaba un serio problema: en base a las estimaciones de los quásares que podrían existir en el universo observable, la radiación de rayos X que se debería observar de fondo (regiones donde nuestras limitaciones instrumentales no nos permiten detectar objeto alguno) sería bastante superior a la que se realmente se observa (y esto sin incluir siquiera las contribuciones de galaxias y cúmulos de galaxias).

Hoy por hoy es aceptado que se ha sobreestimado la cantidad de estos objetos que realmente existen.

Referencias
– “Violent phenomena in the Universe“. Narlikar. Ed. Dover. 2007
– “Universe“. Freedman y Kaufmann III. Ed. Freeman. 2008
– “El Universo“. Favrod. Ed. Noguer. 1975