El telescopio eROSITA detectó material de acreción a muy alta velocidad en un cuásar brillante en rayos X, pero ópticamente débil, a sólo 800 millones de años tras el Big Bang. Esto último es respaldado por las observaciones realizadas con los telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas en el norte de Chile.
Los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias se pueden detectar desde grandes distancias, pero solo si acumulan materia caliente y brillante, convirtiéndose en un «núcleo galáctico activo» (AGN). Estos «quásares» o cuásares son más brillantes que el resto de la galaxia, pero a grandes distancias son difíciles de detectar y extremadamente raros. Hasta la fecha, solo se han detectado unos 50 cuásares con corrimientos al rojo z>5.7 en rayos X, cuando el Universo tenía menos de mil millones de años.
Al analizar los datos de rayos X del Estudio de profundidad ecuatorial final de eROSITA (eFEDS), realizado durante la fase de verificación del rendimiento del telescopio eROSITA en 2019, el equipo de eROSITA encontró una nueva fuente a tiempo. Junto con los científicos que utilizan el Telescopio Subaru (Observatorio Astronómico Nacional de Japón), determinaron la emisión de rayos X de un quásar previamente conocido, J0921+0007, con un desplazamiento rojo de 6,56, descubierto originalmente por un equipo que buscaba fuentes distantes con el Subaru. Telescopio.
Las observaciones de seguimiento en longitudes de onda infrarrojas muestran que el agujero negro tiene una masa 250 millones de veces mayor que la del Sol, una masa relativamente baja para un agujero negro supermasivo a esta distancia. Las observaciones posteriores de Chandra confirmaron la alta luminosidad de los rayos X medida por eROSITA, lo que indica una tasa de acumulación muy alta.
“No esperábamos encontrar un AGN de tan baja masa ya en nuestra primera miniencuesta con eROSITA”
afirma Julien Wolf
“Es la detección serendípica de rayos X más distante hasta la fecha y sus propiedades son bastante atípicas para cuásares a desplazamientos al rojo tan altos: es intrínsecamente débil en luz visible pero muy luminoso en rayos X.”
señaló Wolf
También se realizaron observaciones con los telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas, ubicado en Chile y perteneciente a la Carnegie Institution for Science.
“La contribución de los Magallanes ha sido muy importante porque ha permitido confirmar que se trata de un quasar a redshift z=6.5, lo que significa que es un objeto que estaba emitiendo 800 millones de años después del big bang”
indicó Francesco Di Mille, líder de operaciones científicas nocturnas del Observatorio Las Campanas y miembro del equipo de investigación.
Crédito: MPE/Cluster Origins
El cuásar detectado por eROSITA exhibe propiedades similares a las de las galaxias de línea angosta Seyfert-1, un tipo específico de galaxia activa en el Universo Local. Están asociados con agujeros negros supermasivos de menos de 100 millones de veces la masa del Sol, que están acumulando materia a un ritmo elevado y posiblemente más jóvenes que sus hermanos más pesados.
“La búsqueda de este tipo de objetos raros requiere datos profundos en múltiples longitudes de onda que complementen la gran área de estudio de rayos X. Por suerte, la mayor parte del cielo está cubierto por datos de alta resolución. Por suerte, la mayor parte del cielo está cartografiada en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, aunque los datos de Subaru en el área de eFEDS son especialmente profundos”
subrayó Mara Salvato, portavoz de eROSITA.
Aunque la mayoría de las galaxias activas detectadas en desplazamientos al rojo altos (es decir, grandes distancias) contienen agujeros negros de entre uno y diez mil millones de masas solares, también debe haber muchas galaxias que tengan agujeros negros menos masivos. Sin embargo, deben acumular materia a un ritmo muy alto para brillar lo suficientemente brillante como para ser detectados.
Además de esta fuente, el equipo había encontrado previamente otro quásar igualmente brillante y distante en el mismo campo.
“eROSITA es especialmente adecuado para realizar un censo de objetos raros de rayos X como estos potentes cuásares de alto desplazamiento al rojo. Este es ahora el segundo ejemplo que encontramos en eFEDS cuando esperábamos no encontrar ninguno”
afirma Kirpal Nandra, director de física de altas energías en MPE.
Los primeros datos de eROSITA son solo un vistazo de lo que está por venir. Con base en estos hallazgos iniciales, los científicos esperan encontrar cientos de ejemplos más con el estudio cósmico eROSITA. Objetos como estos son actualmente la mejor manera de comprender la formación inicial de los agujeros negros. Si los sorprendentes hallazgos de eFEDS se confirman en el conjunto de datos más grande, podrían desafiar algunos modelos evolutivos.
La investigación se publicó en el repositorio arxiv.org.
