Las probabilidades de éxito harían que un corredor de apuestas de Las Vegas se sentara y lo notara. Pero en una probabilidad de uno en 10 millones, los astrónomos que examinan el cielo han encontrado un grupo de cuatro cuásares apretados en una de las partes más distantes del universo. La agrupación rara puede ser un cúmulo de galaxias naciente, y su cuna de gas inusualmente fría podría provocar una reconsideración de cómo modelamos el universo primitivo.
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Los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes conocidos: según la NASA, cada uno emite más energía que 100 galaxias maduras combinadas. Pero los cuásares se encuentran solo en los confines del universo y no se pueden ver a simple vista. Debido al tiempo que lleva la luz viajar tan lejos, detectar objetos tan distantes es similar a ver en el tiempo, por lo que los astrónomos piensan que los quásares son las semillas de galaxias jóvenes, alimentadas por gases que caen en los agujeros negros supermasivos en sus núcleos. A medida que la materia cae hacia adentro y se acerca a la velocidad de la luz, emite radiación que podemos captar con telescopios.
La fase del cuásar no dura mucho, solo alrededor de una milésima parte de la vida de una galaxia. Después de eso, el brillo disminuye a medida que disminuye la entrada de materia, dice el líder del estudio Joseph Hennawi, astrofísico del Instituto Max Planck en Alemania. Ver dos cuásares juntos mientras todavía son brillantes es un asunto arriesgado, por lo que su equipo no estaba seguro de lo que encontrarían cuando se dispusieran a estudiar los cuásares utilizando el Observatorio WM Keck en Hawai. Para su sorpresa, rápidamente identificaron a cuatro de ellos muy cerca, hablando cósmicamente. El cuarteto está acurrucado en un área del cielo a menos de 600, 000 años luz de diámetro que se encuentra a unos 10 mil millones de años luz de la Tierra.
"Los autores lo encontraron al investigar el entorno de solo 29 cuásares brillantes", dice Michele Trenti, profesora titular de la Facultad de Física de la Universidad de Melbourne. "Entonces, al pie de la letra, parece como ganar la lotería con un puñado de boletos".
Eso no es todo lo extraño de este cuarteto cuásar. El cuarteto se encontró dentro de una nube de gas frío y oscuro, y las observaciones del equipo sugieren que nubes similares rodean alrededor del 10 por ciento de las decenas de miles de quásares conocidos. Eso es extraño, porque de acuerdo con las teorías actuales, los cuásares en grupos como este deberían estar rodeados de plasma caliente o gas ionizado, a una temperatura de aproximadamente 10 millones de grados.
"Lo que esto significa es que hay un proceso físico que los modelos no están capturando", dice Hennawi, cuyo equipo informa el descubrimiento esta semana en Science .
Esta imagen del telescopio Keck muestra la región del espacio ocupado por el raro cuarteto de cuásar, con cada cuásar indicado por flechas. Los cuásares están incrustados en una nebulosa gigante de gas frío y denso visible aquí como una neblina azul. (Hennawi y Arrigoni-Battaia, MPIA) ¿Entonces qué está pasando? El área que los astrónomos estaban observando tiene muchas más galaxias que otras regiones, lo que sugiere que el cuarteto del cuásar podría representar las primeras etapas de la formación de un cúmulo de galaxias. Los cúmulos de galaxias se encuentran entre los objetos más grandes del universo y miden cientos de millones de años luz de extremo a extremo. La Vía Láctea, por ejemplo, es parte de un grupo de 54 galaxias llamado Grupo Local, que tiene unos 10 millones de años luz de diámetro.
Descubrir cómo se formaron estas agrupaciones de cuásares inusuales puede ayudarnos a comprender cómo creció y evolucionó el universo, similar a rastrear el crecimiento de un feto en un adulto para que podamos entender cómo se forma una población. Jugar con las simulaciones por computadora que los científicos usan para probar modelos del universo temprano podría ayudar, dice Hennawi. Sin embargo, un problema es que las simulaciones tienen que cubrir una amplia gama de escalas, desde cientos de millones de años luz hasta unos pocos miles. "Eso es mucho rango dinámico", dice Hennawi. Los cuásares son objetos relativamente pequeños, cada uno del tamaño de nuestro sistema solar, por lo que puede ser difícil para un modelo mostrar cómo encajan en el panorama general.
Por ejemplo, es posible que muchas protogalaxias muy próximas colisionen y arrojen gas en la región, creando la nube gigante llena de cuásar. Pero eso todavía no explica muy bien la temperatura del gas. Afortunadamente, este no es el único cuarteto de este tipo en el universo, y rastrear a otros ayudará a los astrónomos a descubrir cómo se forman. "Ahora que se ha encontrado este tipo de nebulosa, sabemos cómo verlas", dice Hennawi.
