LOS QUÁSARS

LOS QUÁSARS, MONSTRUOS DEL UNIVERSO

Por Eduardo Martínez de la Puente Molina

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Son los cuerpos celestes más brillantes, más lejanos, más antiguos y los más veloces que existen en el universo y también probablemente los más desconocidos. Su nombre significa "fuente de radio casi-estelar" (quasi stellar radio source à quásar) o como se los tiende a denominar en la actualidad "qso" (quasi stellar object)

Se trata de cuerpos celestes que tienen una apariencia estelar ya que en el telescopio, aparecen como débiles estrellitas (en caso de ser visibles cosa que se da en pocos casos), sin embargo, observadas con el radiotelescopio, muestran una emisión de energía electromagnética tan intensa como para ser comparable con la combinación de cientos de galaxias medianas, de hecho su luz sería equivalente a la de un billón de soles.

Es especialmente característico de los quásars su desplazamiento extremo hacia el rojo al analizar su espectro. Dicho desplazamiento esta causado por el efecto Doppler que consiste en la variación relativa de la frecuencia de onda de un emisor que se mueve respecto de un observador. Dicho de otra manera. Al acercarse, los frentes de onda se comprimen y al alejarse, se expanden como se ve en la imagen.

Esto lo percibimos como una variación en la frecuencia. Por eso una ambulancia suena más aguda cuando se acerca y más grave cuando se aleja. En el caso de la luz ocurre igual. Cuando un objeto se aleja su frecuencia tiende hacia el rojo. Esto es lo que nos permite averiguar que las galaxias (y en este caso los quásars), se alejan unas de otras, porque su espectro de luz está desplazado hacia el rojo y si estuviera desplazado hacia el azul, significaría que se estaría acercando, pero esto solo ocurre en extrañas ocasiones como en el caso de nuestra vecina la galaxia de Andrómeda. Por lo que en general el Universo entero se expande.
 En el caso de los quásars existen algunos que se estarían alejando a una velocidad de más del 93% de la velocidad de la luz en el mayor de los casos.

Aparte de este efecto Doppler, tenemos otro "corrimiento espectral" debido a que el propio espaciotiempo se está expandiendo según la ley de Hubble y esto tiene repercusiones a la hora de observar el espectro. Y aún existe un tercer agravante para explicar el corrimiento hacia el rojo debido a cómo la gravedad afecta a la métrica del espaciotiempo que es lo que sucede con los agujeros negros y cuerpos estelares de gran masa que deforman el tiempo y el espacio.



DESCUBRIMIENTO Y PRIMERAS HIPÓTESIS

El quásar es el puntito rojo que se ve
 al lado de la estrella central más brillante

Los primeros quásars fueron descubiertos con radiotelescopios a finales de los años 1950. Muchos fueron registrados como fuentes de radio que no tenía un objeto visible correspondiente.

En 1960, al usar el telescopio Hale de 508 cm del Observatorio Monte Palomar en California para examinar las posiciones de estas fuentes, los astrónomos observaron los objetos vinculados a dichas emisiones de radio pero cuyos espectros visibles mostraban unas líneas en el espectro que no se podían identificar con ningún elemento químico conocido.

Finalmente en 1963, el astrónomo estadounidense de origen holandés Maarten Schmidt descubrió que estas líneas de emisión no identificadas en el espectro del quásar 3C 273 eran líneas ya conocidas pero que mostraban un desplazamiento hacia el rojo mucho más fuerte que en cualquier otro objeto conocido. Schmidt se dio cuenta que se trataba de las líneas del espectro del hidrógeno con un corrimiento al rojo del 15,8%, el máximo desplazamiento jamás registrado. De hecho, al calcular su lejanía descubrió que se encontraba a 2.000 millones de Años Luz (AL) el objeto más alejado descubierto hasta entonces. Además según estos datos calculó que la frecuencia de emisión real de estos cuerpos está más allá del ultravioleta cercano (121 nanómetros) aunque el corrimiento por el efecto Doppler lo hace aparecer casi en el infrarrojo (900 nm) al observarlo.

1. LOS AGUJEROS BLANCOS

En los primeros años se plantearon los "agujeros blancos" como una manera de explicar estos fenómenos relacionados con los quásars. Serían cuerpos celestes que emiten radiación y materia. Era una bonita simetría para la idea de ciencia ficción de que los agujeros negros estaban interconectados a los supuestos agujeros blancos por los que expulsarían la materia y luz absorbidas en un punto por otro lugar. No obstante, esta idea no tardó en ser descartada por motivos elementales. Los agujeros negros no son agujeros. La materia que tragan se queda ahí y se precipita hacia su núcleo que posee gran masa y consecuentemente gran gravedad. Los agujeros blancos tendrían que sacar de algún sitio toda esa energía, y sin violar los principios de conservación más elementales, no parece posible su existencia.

2. AGUJEROS NEGROS SUPERMASIVOS

La hipótesis más aceptada sobre su origen actualmente es que los quásars toman su energía de los discos de acreción que se forman en torno a los agujeros negros gigantes que están en el centro de algunas galaxias.

El disco de acreción es una gran nube de polvo estelar con forma de donut o anillo. La materia del disco no cae directamente, se arremolina como consecuencia del momento angular que es algo parecido a lo que sucede cuando el agua se va por el desagüe ya que mucha materia tiene que ir a parar a un lugar muy pequeño. A medida que el gas y polvo estelar van arremolinándose, la densidad se incrementa enormemente. Se produce un gran calentamiento por la fricción debido a las colisiones que se suceden, y aparecen fotones (partículas de luz) emitidos por los cuerpos celestes que van cayendo. Además, estas zonas poseen unos potentísimos campos magnéticos que producen chorros de partículas cargadas (jets) que escapan a velocidades enormes.

Los agujeros negros candidatos a alimentar un quásar deben tener del orden de un millón o mil millones de masas solares los cuales solo se encuentran en el centro de grandes galaxias. Aunque se han intentado encontrar en galaxias grandes, tan sólo una pequeña parte de ellas muestra signos de tener un quásar. Esto quiere decir que, aunque todas puedan tener un agujero negro supermasivo, no todas reúnen las características apropiadas para dar lugar a la enorme potencia desplegada por un quásar. Esta potencia es del orden de 10 elevado a 40 W. Para esto, el agujero negro supermasivo debe alimentarse a un ritmo de unos diez soles al año. Y los más brillantes, más de mil.

Algunos de ellos muestran variaciones en su luminosidad muy rápidas en la franja de luz visible (algunas varían su brillo cada algunos meses, semanas, días u horas) e incluso más en la franja de los rayos X (se han detectado cambios de 50% en cuestión de 6h). Esto indica que los quásars son pequeños, del tamaño del Sistema Solar o menores, porque un objeto no puede variar su luminosidad en menos tiempo que el que le cuesta a la luz atravesar el propio objeto.

Los quásars eran mucho más comunes en el universo primigenio. Tal como descubrió

Marteen Shcmidt en 1967 los quásars aparecen donde existen agujeros negros supermasivos con una gran cantidad de material a su alrededor lugar que suele ser el centro de una galaxia. Estos agujeros negros crecen según la masa estelar disponible en la galaxia, aunque el modo en que lo hacen no se conoce con precisión.

La radiación emitida por los quásars es "no térmica", es decir, no se corresponde a la radiación que emite todo cuerpo sólo por el hecho de estar a una determinada temperatura. Pueden presentarse en muchas zonas del espectro. Desde ondas de radio, pasando por luz visible, ultravioletas, rayos X y rayos gamma.

CURIOSIDADES Y RÉCORDS BATIDOS POR LOS QUÁSARS

Descubrimiento del quásar más lejano. El descubrimiento del nuevo quásar ULAS J1120+0641 salió a la luz a partir de datos de un estudio del cielo en curso que se está realizando en el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT) y de observaciones de seguimiento de confirmación con el telescopio Gemini Norte, ambos en Mauna Kea, en Hawái. Los resultados se presentaron en la edición del 30 de junio 2011 de la revista Nature. La luz del quásar comenzó su viaje hacia nosotros cuando el universo tenía sólo el 6% de su edad actual, tan sólo 770 millones de años después del Big Bang, con un corrimiento al rojo de alrededor de 7,1 cuando el máximo corrimiento al rojo anteriormente conocido era de 6,4. Así se convierten en uno de los cuerpos más antiguos del universo y más alejados jamás descubiertos.
Los quásars pueden fácilmente liberar energía a niveles iguales que la combinación de cientos de galaxias medianas. La luz producida sería equivalente a la de un billón de soles e por lo que serían los objetos más luminosos jamás conocidos a pesar de que teóricamente en su centro encontramos un agujero negro lo cual parece paradójico porque los agujeros negros absorben incluso la luz.

En el caso de los quásars existen algunos que se estarían alejando a una velocidad de más del 93% de la velocidad de la luz en el mayor de los casos siendo estos cuerpos celestes los que se alejan más rápidamente de nosotros y por tanto los más veloces jamás descubiertos.

Pueden cambiar su luminosidad y otras radiaciones en periodos muy cortos de tiempo como ejemplo, en noviembre de 1989, el quásar PKS 0558-504 duplicó su radiación X en sólo 3 minutos. La cantidad total de energía emitida entonces igualaba a la que emite el Sol en alrededor de 1 millón de años.

Un grupo de científicos japoneses del NICT (National Institute of Information and Communications Technology), de Tokyo, ha ideado un método de encriptación de mensajes utilizando las señales de radio que emiten los quásars, para el cual han solicitado ya la correspondiente patente. Según informa al respecto la revista NewScientist, los investigadores creen que los quásars son una magnífica herramienta de encriptación, por la fuerza y la frecuencia de sus pulsaciones, así como porque son imposibles de predecir. 

IMÁGENES DE QUÁSARS REALES

La mayoría de las imágenes que he puesto en este trabajo son concepciones artísticas de lo que sería un quásar. A continuación pongo una serie de imágenes que sí son reales aunque se han obtenido a partir de la fusión de fotografías y filtros combinando imágenes de infrarrojos, luz visible etc. En ellas se pueden apreciar los núcleos luminosos (flecha roja) y los jets (flecha azul) de estos quásars que escapan a casi la velocidad de la luz y llegan a medir lo mismo que una galaxia entera.

Por último añado dos vídeos donde se explica lo que son los quásars aunque uno de los dos vídeos hay que empezar a verlo a partir del minuto 28 porque la primera parte es sobre los púlsares.

BIBLIOGRAFÍA

Todas las páginas de noticias anteriormente citadas sobre todo me han sido útiles las informaciones de la página oficial de la NASA
Vídeos de youtube consultados de los cuales también he extraído información