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El enigma de los quásares

Iniciamos la publicación de un amplio dossier del astrofísico francés Daniel Kunth, investigador del Instituto de Astrofísica de París, donde intentaremos desvelar algunos de los enigmas que envuelven a los quásares.

Los quásares, estos astros extremadamente luminosos y lejanos, están identificados: sabemos que son núcleos de galaxias muy brillantes. Su nombre significa "casi estrella". (N. del T;. Quásar, acrónimo en inglés de QUASi-stellAR radio source).

Lejanos, compactos y llenos de energía, la revelación de su misterio representa una página magnífica en el libro de los descubrimientos de la astrofísica. El descubrimiento de objetos celestes que tenían el aspecto de una estrella y que liberaban más energía que miles de millones de ellas intrigó a los astrónomos y les mantuvo divididos durante mucho tiempo.

Imagen del quásar HE0450-2958 capturada por el Telescopio Espacial Hubble con el procesamiento de imagen avanzado conocido como MCS-deconvolution.© Wikipedia (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Incrédulos al principio, los astrónomos acabaron por aceptar lo inaceptable; los quásares a los que han abierto sus ojos, han acabado viéndolos como unos astros ordinarios, pero que nos sirven de balizas para sondear el cosmos. Gracias a ellos, otras balizas también extraordinarias fueron identificadas más tarde: se trata en particular de unas supernovas lejanas de tipo Ia y estallidos gamma que participan en nuestra comprensión del Universo y de su evolución.

El descubrimiento de los quásares.

La astronomía observacional ha experimentado un salto hacia adelante desde el fin de la segunda guerra mundial. La puesta en funcionamiento de grandes telescopios en tierra ha dado para mucho, así como el desarrollo de nuevos receptores electrónicos. Los astrónomos disponen además de una nueva gama de instrumentos que les hacen accesibles a la radiación electromagnética y que inauguró la era de la radioastronomía y la astronomía espacial. En este contexto, la segunda mitad del siglo XX representó una fase de exploración sin precedentes donde se ha podido sondear el Universo observable hasta sus límites. En esta caza fascinante, los quásares constituyeron unas presas inesperadas.

A principios del año 1963 la revista "Nature" señaló dos astros misteriosos que agitaron a la comunidad astronómica. Estos astros, denominados al principio "quasi stellar radio sources" fueron populares inmediatamente bajo el singular nombre de "quásar". Desde los primeros momentos de su descubrimiento, una encendida controversia dividió a los astrónomos.

Mapa del cielo de 3C273© Wikipedia (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

En efecto, cuando miramos las imágenes de estos astros, se parecen a las estrellas. Pero la semejanza termina ahí. El astrónomo americano Marteen Schmidt obtuvo el espectro de 3C273, uno de los quásares descubiertos recientemente, pero lo que despertó su curiosidad fueron las líneas brillantes que rayaban la imagen fotográfica: "líneas espectrales" imposibles de identificar. Comúnmente, en el espectro de una estrella, encontramos zonas de sombra cualificadas de rayas sombrías, pero raramente rayas brillantes. La posición de las rayas es crucial, porque le aporta al astrónomo la clave que le permite identificar con seguridad los átomos que las emitieron.

Los átomos de las estrellas son idénticos a los que conocemos sobre la Tierra. El carbono, el oxígeno, el cinc y hasta el plomo se encuentran allí, únicamente difieren sus proporciones y su estado. ¡Después de largas tentativas, Schmidt acaba por identificar tres rayas brillantes qué podrían ser emitidas por átomos de hidrógeno, pero su posición a lo largo del espectro era incorrecta! ¿Que hacer?.

Un breve cálculo, algunas reglas de tres, una última comprobación y quedó estupefacto: todo era como si estas rayas hubieran sido desplazadas muy lejos de sus posiciones esperadas, hacia longitudes de ondas mayores de lo previsto, es decir hacia la parte roja de la radiación visible. ¡Schmidt sabía que la luz de las galaxias lejanas padecía una diferencia análoga, pero mucho menos importante! Este fenómeno se conocía desde hacía más de cincuenta años y Marteen Schmidt lo experimentaba a diario, al igual que todos sus colegas astrónomos. Sabía que cuanto más alta era la diferencia hacia el rojo más distante estaba el objeto.

Texto© El chorro que se puede observar en la imagen parte del primer quásar conocido, el llamado 3C273 descubierto en 1963 (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

¡Este punto fundamental establece una correspondencia desfase-distancia en el contexto de un Universo en expansión! Esta expansión del Universo, admitida desde hace tiempo por Schmidt, conduce a un notable número de efectos destacables de los cuales es más interesante para un observador experimentado el famoso redshift, (desfase hacia el rojo), cosmológico de la radiación de un astro. En el caso de una galaxia, la luz está enrojecida (desplazada), porque el Universo entero está en expansión. Podemos ver aquí una analogía con el efecto Doppler sobre el cual se basan los radares para controlar nuestros excesos de velocidad en la carretera. La audacia de Marteen Schmidt fue ir hasta el final de esta lógica. ¡Si "su" espectro estaba mucho más desplazado que la de todas las galaxias conocidas hasta entonces, (de 10 a 100 veces más), era porque 3C273 estaba mucho más alejada!.

La diferencia observada era del 16 %, es decir que la posición nominal de las lineas del hidrógeno se encontraba desplazada un 16 % hacia el rojo, los astrónomos hablan también de "un redshift de 0,16". Desgraciadamente esta hipótesis conducía a conclusiones que parecían absurdas. ¡Interpretando este redshift en el marco de la teoría de la expansión del Universo, Schmidt llegaba a una distancia de 2 mil millones de años luz! La distancia de 3C273, 2 mil millones de años, la reenvía a una época lejana próxima a la formación del sistema solar (estimada hoy en 5 mil millones de años).

Pero si las consecuencias de esta observación son asombrosas es que el brillo aparente de 3C273 combinado con su distancia conduce a una luminosidad pasmosa: ¡sobrepasa 5 billones de veces la del Sol o, más sobriamente, 1 000 veces la de la Vía láctea! Unos verdaderos fuegos artificiales. Ya no se trata de una estrella: para los astrónomos del Monte Palomar, 3C273 se reveló como el astro más lejano, más luminoso y más compacto del firmamento.



Crédito de las imágenes para toda la serie: Wikipedia.


Próximo capítulo:

- El enigma de los quásares (II). Varía, loco el que de el se fía.



Traducido para Astroseti.org por Xavier Civit



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