Idean un método estadístico para medir la distancia cósmica de los núcleos galácticos activos

Los Núcleos Galácticos Activos (AGN) son regiones internas de ciertas galaxias donde ocurren eventos físicos que generan y emiten enormes cantidades de energía. Estos episodios, impulsados por la presencia de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, son fundamentales para comprender la evolución y la dinámica del cosmos.

Una subclase particularmente interesante de los AGN son los blazares, cuyas expulsiones de energía apuntan directamente hacia la Tierra. Por eso es posible estudiarlos en detalle.

Los agujeros negros supermasivos, en tanto, pueden llegar a contener la masa de diez mil millones de soles. Engullen toda la materia disponible en sus proximidades y, en ese proceso, liberan una tremenda cantidad de energía en forma de rayos gamma y rayos X.

A menudo, los AGN, incluidos los blazares, generan “jets” de energía que emanan de sus núcleos y viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Esas expulsiones están compuestas por partículas cargadas, y pueden influir tanto en la formación como en la evolución de las galaxias, a lo largo del tiempo cósmico.

Los blazares tienen, además, la particularidad de variar en el tiempo. Su brillo puede flucutar en días e incluso en horas. En las imágenes astronómicas, aparecen apenas como un punto brillante. Esto debido a que ocurren en galaxias muy lejanas y el brillo de la región nuclear es tan grande que termina por eclipsar por completo el resto de la galaxia.

Uno de los retos más grandes en su estudio es determinar su corrimiento al rojo o “redshift”, una medida crucial en astronomía porque revela la distancia y la velocidad a la que se alejan las galaxias.

En el caso de AGN, determinar el redshift es fundamental para comprender su ubicación en el universo y su evolución a lo largo del tiempo. El problema es que un buen porcentaje de estos objetos no muestran líneas de absorción o emisión en sus espectros y, por lo tanto, es imposible determinar el redshift espectral. Esto es importante porque cuando observamos el espectro de luz de un objeto astronómico, como una estrella o una galaxia, podemos ver estas líneas espectrales que nos proporcionan información sobre la composición química del objeto y otros aspectos, como su velocidad radial (velocidad en la linea de la visual, o direccion del observador) o su temperatura. Estas líneas espectrales aparecen debido a la absorción o emisión de luz por parte de átomos y moléculas presentes en el objeto. Cada tipo de átomo o molécula tiene patrones específicos de absorción o emisión de luz, lo que resulta en líneas espectrales únicas para cada elemento químico.

Para abordar este desafío, un equipo internacional del que participaron investigadores del Observatorio Astronómico de Córdoba ideó un método estadístico para determinar el corrimiento al rojo de estos objetos.

El método estadístico aplicado a una imagen observacional

Utilizando el telescopio Gemini Norte, el proceso comenzó con el análisis de una imagen previa del blazar S5 0716+714 que reveló la presencia de 21 galaxias en el área cercana. Utilizando las coordenadas de estas galaxias, se construyó una máscara con 22 ranuras diseñadas para albergar fibras ópticas, que permitirían obtener los espectros de estas 21 galaxias junto con el espectro del blazar.

Una vez obtenidos los espectros, se procedió a analizarlos. Como se anticipaba, el espectro del blazar no mostraba líneas distintivas. Sin embargo, en el resto se descubrió un patrón interesante: 15 de estas galaxias presentaban líneas espectrales que indicaban que estaban todas en la vecindad del blazar infiriendo que la distancia al blazar debería ser estadísticamente la misma que la del resto de las galaxias. En otras palabras, se había descubierto un grupo de galaxias alrededor de la posición proyectada del blazar.

La pregunta era entonces si el blazar pertenecía al grupo o simplemente podría tratarse de una proyección en donde el blazar estuviera mucho más lejos o más cerca.

Este descubrimiento llevó al equipo a realizar cálculos detallados para evaluar la probabilidad de que el blazar y estas 15 galaxias estuvieran realmente relacionados, (en lugar de ser simplemente un alineamiento casual en el cielo).

Los resultados de estos cálculos fueron sorprendentes: las posibilidades de que el blazar estuviera asociado a este grupo de galaxias, y por lo tanto estuviera a la misma distancia, superaron el 99%.

Este hallazgo representó un logro significativo para el equipo de investigación, ya que les permitió determinar exitosamente la distancia a uno más de estos misteriosos objetos en el Universo.

Este enfoque innovador y meticuloso proporciona una visión más clara de la estructura a gran escala del cosmos y contribuye a nuestro entendimiento de la distribución y evolución de los objetos astronómicos

La publicación científica

• Statistical redshift of the very-high-energy blazar S5 0716+714
  
• A. Pichel1, C. Donzelli2,3, H. Muriel2,3, A. C. Rovero1, D. Rosa González4, O. Vega4, I. Aretxaga4, J. Becerra González5,6, E. Terlevich4, R. Terlevich4,7 and J. Méndez-Abreu5,6
• 1 Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE (CONICET-UBA)), Av. Int. Guiraldes 2620, C1428BNB CABA, Argentina e-mail: anapichel@iafe.uba.ar
• 2 Instituto de Investigaciones en Astronomía Teórica y Experimental (IATE (CONICET-UNC)), Laprida 854, X5000BGR Córdoba,Argentina
• 3 Observatorio Astronómico de Córdoba, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina
• 4 Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electrónica, Tonantzintla 72840, Puebla, Mexico
• 5 Instituto de Astrofísica de Canarias, C/ Vía Láctea s/n, 38205 La Laguna, Spain
• 6 Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, 38206 La Laguna, Spain
• 7 Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge CB3 0HA, UK