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Cuásares

Los primeros cuásares, descubiertos a finales de 1 950, fueron identificados como fuentes de una intensa radioemisión. Muchos cuásares son fuertes emisores de ondas de radio, de rayos-X y de rayos gamma, y esta emisión suele variar en lapsos de tiempo que van de días a años. En 1 960 los astrónomos observaron objetos cuyos espectros mostraban unas líneas de emisión que no se podían identificar. Astrónomos estadounidenses descubrieron con sus recién estrenados radiotelescopios que una de las fuentes de radio (de allí su nombre ``quasi stellar radio sources'', o brevemente ``quasars'', que significa ``fuentes de ondas de radio casi estelares'') ya catalogadas por un grupo de Cambridge, en concreto la 3C48, ocupaba un sector del cielo no mayor de 1 segundo de arco. Algo tan pequeño tenía que ser un tipo de objeto aún no conocido, así que pidieron a Alan Sandage que estudiase dicho objeto con el telescopio óptico de 5 metros. Resulto que lo único observable en la zona de la radiofuente era un minúsculo punto azul, no distinto de muchas estrellas convencionales. Al día siguiente Sandage tomó un espectro y resulto algo totalmente desconocido, con líneas espectrales fuera de lo común. En los siguientes años se catalogaron y estudiaron más de estos objetos, pero seguían siendo un misterio hasta que en 1 963 un astrónomo 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.

En particular, la luz que emiten se halla enrojecida, indicando que cuando la misma partió en su largo viaje hasta nosotros hace miles de millones de años, el Universo era mucho más joven y pequeño que en la actualidad. Es precisamente la expansión del Universo la responsable de que sean los objetos más lejanos los que más rápidamente parecen alejarse de nosotros, con velocidades que, en algunos cuásares, son apenas menores a la velocidad de la luz. Es así como los cuásares nos muestran como era el Universo hace miles de millones de años.

A finales de la década de 1980, se habían identificado varios miles de quásares y se había determinado el desplazamiento hacia el rojo de unos cientos de ellos. Si consideramos que el desplazamiento hacia el rojo está realmente provocado por el alejamiento de la galaxia, estos quásares se estarían alejando a una velocidad de más del 93% de la velocidad de la luz. De acuerdo con la Ley de Hubble, su distancia sería, por tanto, de más de 10.000 millones de años luz y su luz habría estado viajando prácticamente durante toda la existencia del Universo. Por ejemplo, 3C 273 (el primer cuasar descubierto) se halla a unos 1900 millones de años luz de nosotros, mientras que para AO 0235+164 puede calcularse una distancia de 7900 millones de años luz. En 1991, investigadores del Observatorio Monte Palomar descubrieron un quásar a una distancia de 12.000 millones de años luz. Algunos quásares producen más energía que 2.000 galaxias. Uno de ellos, el S50014 + 81, puede ser 60.000 veces más brillante que nuestra Vía Láctea.

Varias son las características distintivas de los cuásares. En primer lugar, como el brillo observado de cualquier fuente luminosa disminuye con su distancia al cuadrado, los cuásares deben ser intrínsecamente muy brillantes, de lo contrario no podrían detectarse a distancias tan grandes. De hecho, la mayoría de estos objetos emiten una energía equivalente a varios billones de veces la que emite el Sol, o sea emiten de 100 a 1000 veces más la luz que una galaxia entera. El gran problema con los cuásares es que toda esa energía debe provenir de una región relativamente chica, no mucho mayor que nuestro Sistema Solar. Esto se deduce de sus rápidas variaciones de brillo: dado que nada puede moverse más rápido que la luz, un objeto del tamaño de una galaxia (varias decenas de miles de años luz de diámetro) no podría variar de brillo en pocas horas porque ningún fenómeno físico podría propagarse suficientemente rápido de un extremo al otro para producir una variación simultánea. Puesto de otra forma, aun si un objeto de 1 año luz de diámetro pudiese variar su brillo uniformemente, la luz de su extremo lejano nos llegaría 1 año después que la luz del extremo más cercano, borroneando toda variación.

El desafío es entonces encontrar un mecanismo físico capaz de generar más energía que toda una galaxia, pero con un tamaño no mucho mayor al de nuestro sistema solar (unas pocas horas-luz), y que a la vez explique las propiedades de los distintos tipos de cuásares conocidos.

Es así que cuatro décadas de trabajo observacional y teórico han llevado al siguiente panorama: los cuásares son los núcleos activos de galaxias distantes, y el mecanismo que genera su energía es completamente distinto al que opera en el Sol y las demás estrellas. El modelo más aceptado consiste en un gigantesco agujero negro que, con su fuerza de gravedad, arrastra material gaseoso de sus alrededores, acelerándolo y calentándolo a millones de grados de temperatura. Este material, cayendo al agujero negro, sería el responsable de la enorme luminosidad del cuásar.

En la actualidad la teoría más aceptada es que se tratan de galaxias jóvenes en las que un súper masivo agujero negro central (del orden de mil millones de masas solares o más) engulle enormes cantidades de gas. Este gas, acelerado por la gran atracción gravitatoria del núcleo galáctico, se calienta en la fricción producida por la enorme velocidad a la que se mueve y por tanto emite energía (luz visible entre otras longitudes de onda). En algunos casos está atracción gravitatoria es tan fuerte que los electrones cerca del núcleo galáctico viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Esto unido a la presencia de enormes campos magnéticos, hace que los electrones sigan una trayectoria helicoidal y que por tanto produzcan ondas de radio (este efecto es conocido como radiación sincrotrón).

Incluso es razonable pensar que los cuásares son una fase temprana en la evolución de las galaxias. Una vez que la mayor parte del gas que rodea al núcleo galáctico ha sido consumido por la fase cuásar, se reduce la absorción de materia por el núcleo y por tanto la emisión de energía, como es el caso de las galaxias tal y como las conocemos (incluida nuestra Vía Láctea).

Un modelo alternativo propone que en los cuásares se dan brotes muy violentos de formación estelar y al mismo tiempo un gran número de explosiones de supernova, uno de los fenómenos más poderosos del Universo. Mientras que en nuestra galaxia explota una supernova cada treinta años, en los cuásares debería explotar una cada semana.

La tecnología sigue adelante y observaciones realizadas recientemente con el telescopio espacial Hubble muestran que los cuásares viven dentro de una gran variedad de galaxias, muchas de las cuales están chocando con otras galaxias. Este complicado escenario sugiere que puede haber una variedad de mecanismos que dan lugar a los cuásares. Mas aun, el hecho de que los cuásares estudiados no parecen haber dañado la galaxia donde viven sugiere que los cuásares pueden ser fenómenos de corta duración que muchas galaxias, incluyendo la nuestra, pueden haber experimentado hace mucho tiempo. Si bien se sospechaba que las colisiones entre galaxias podía ser un mecanismo importante para generar la vasta cantidad de energía emitida por los cuásares, es hasta ahora con las observaciones del Hubble que se puede afirmar que este es el caso.


Fotógrafias de cuásar


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