Qué es un quasar y cómo se forma, explicación fácil

Los quásares son uno de los fenómenos más enigmáticos y fascinantes del universo. Estos objetos astronómicos extremadamente brillantes se encuentran en los núcleos de algunas galaxias distantes. Con una luminosidad que puede superar la de cientos de galaxias combinadas, los quásares son esenciales para comprender la evolución del cosmos y la naturaleza de los objetos celestes masivos.

• ¿Qué es un quasar?
• Anatomía de un quasar
• Formación de un quasar
• Observando un quasar
• Los quásares y el universo temprano
• Curiosidades sobre los Quasares

¿Qué es un quasar?

Un quasar, cuya denominación proviene de «fuente de radio cuasiestelar», es mucho más que una mera fuente de emisión de ondas de radio. Estos cuerpos celestes representan los núcleos galácticos activos más energéticos conocidos en el universo. Se caracterizan por su capacidad para emitir cantidades extraordinarias de luz y radiación, lo que los convierte en los objetos más luminosos y distantes identificables. Esta característica los hace visibles incluso a miles de millones de años luz de distancia.

La importancia de los quásares para la astronomía es inmensurable. No solo proporcionan información sobre las condiciones del universo en sus etapas más tempranas, sino que también son fundamentales para entender cómo se forman y evolucionan las galaxias. A través del estudio de los quásares, los científicos han podido inferir aspectos cruciales sobre la distribución de la materia, la presencia de agujeros negros supermasivos y la dinámica de las galaxias en el universo joven.

Estos fenómenos están relacionados directamente con agujeros negros supermasivos situados en los centros de las galaxias. A medida que estos agujeros negros atraen y absorben materia, liberan enormes cantidades de energía en forma de radiación electromagnética. Este proceso, que involucra la formación de un disco de acreción alrededor del agujero negro, es responsable de la brillantez excepcional de los quásares.

Desde arriba, un quásar revela un deslumbrante disco de acreción giratorio, mientras que desde abajo, muestra poderosos jets que se disparan hacia el cosmos

Anatomía de un quasar

La anatomía de un quasar es compleja y fascinante, centrada alrededor de un agujero negro supermasivo, que es el motor principal de su actividad energética. Este agujero negro no es un objeto común, sino uno de masa colosal, a menudo con una masa que puede ser millones de veces mayor que la del Sol. Rodeando este agujero negro se encuentra el disco de acreción, una estructura dinámica formada por gas y polvo cósmico. Este disco gira a velocidades increíbles, y a medida que la materia se acerca al agujero negro, la intensa gravedad incrementa su temperatura, llevándola a emitir cantidades masivas de energía en forma de radiación electromagnética.

La radiación emitida por el disco de acreción es diversa, abarcando una amplia gama del espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos X. Esta variedad en la emisión de energía es lo que hace a los quásares visibles en diferentes tipos de observaciones astronómicas y permite a los científicos estudiarlos utilizando diversos instrumentos.

Además, algunos quásares presentan jets relativistas, que son uno de los fenómenos más impresionantes en el universo. Estos jets son chorros de partículas altamente energizadas que se expulsan a velocidades que rozan la velocidad de la luz. Estos jets suelen emitirse en direcciones opuestas a lo largo del eje de rotación del agujero negro y pueden extenderse a distancias increíblemente largas, superando incluso el tamaño de la galaxia anfitriona. Los jets relativistas juegan un papel crucial en la diseminación de energía y materia en el medio intergaláctico y son un testimonio del poder de los agujeros negros supermasivos y la dinámica que ocurre en su cercanía.

La anatomía de un quásar se compone de un agujero negro supermasivo en su núcleo, rodeado por un brillante disco de acreción y, a menudo, flanqueado por espectaculares jets relativistas

Formación de un quasar

La formación de un quasar es un proceso intrincado y monumental que ocurre en el universo. Los quásares se originan en los núcleos de las galaxias, y su formación está estrechamente vinculada a la de los agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros, situados en el corazón de las galaxias, comienzan como objetos de masa relativamente menor que, a través de un proceso prolongado, capturan y acumulan materia de su entorno. Esta materia puede incluir gas, polvo, y a veces estrellas enteras.

A medida que el agujero negro consume esta materia, crece en tamaño y masa, convirtiéndose en lo que se conoce como un agujero negro supermasivo. Este proceso de acreción no solo aumenta la masa del agujero negro, sino que también genera cantidades extremas de energía. La fricción y la compresión del material acumulado causan que se calienten a temperaturas extraordinariamente altas, emitiendo así una cantidad intensa de radiación electromagnética. Esta radiación es la que finalmente da lugar a la luminosidad característica de un quasar.

Observando un quasar

La observación de quásares es una tarea compleja que implica el uso de tecnología astronómica avanzada y diversas técnicas. Los astrónomos utilizan telescopios ópticos, que son eficaces para capturar la luz visible emitida por estos objetos distantes. Sin embargo, dada la naturaleza de los quásares de emitir energía a través de una amplia gama del espectro electromagnético, se requiere el uso de otros tipos de telescopios para estudiarlos completamente.

Los radiotelescopios son fundamentales para captar las emisiones de radio de los quásares. Estos instrumentos son capaces de detectar ondas de radio emitidas por objetos celestes, proporcionando información vital sobre la estructura y la dinámica de los quásares. Además, para observar las emisiones en la gama de los rayos X y ultravioleta, los astrónomos recurren a telescopios espaciales equipados con tecnología específica para estas longitudes de onda. Estos telescopios, ubicados fuera de la atmósfera terrestre, son esenciales para obtener una visión más clara y detallada de los quásares, ya que la atmósfera puede distorsionar o bloquear algunas de las radiaciones emitidas por estos objetos.

Asimismo, se utilizan telescopios infrarrojos para observar las emisiones de quásares que están tan lejos que su luz visible se ha desplazado hacia el rojo en el espectro, convirtiéndose en infrarroja debido a la expansión del universo. Esta técnica, conocida como corrimiento al rojo, es crucial para estudiar los quásares más distantes y antiguos, proporcionando información sobre el estado del universo en sus primeras etapas.

El Telescopio Espacial James Webb, con su avanzada tecnología de observación infrarroja, es una herramienta clave para estudiar quásares, permitiendo una visión más profunda del universo temprano y los fenómenos galácticos

Los quásares y el universo temprano

Los quásares son fundamentales para comprender el universo temprano debido a su capacidad única para actuar como faros que iluminan la historia temprana del cosmos. Al estudiar estos objetos, los astrónomos tienen la oportunidad de observar el universo tal como era hace miles de millones de años, una era inaccesible de otra manera debido a las limitaciones de la observación astronómica.

Los quásares nos permiten investigar la formación y evolución de las primeras galaxias. Dado que se encuentran en los núcleos de las galaxias jóvenes y activas, proporcionan información esencial sobre los procesos que tuvieron lugar durante las etapas iniciales de formación galáctica. Esto incluye la formación de estrellas, la acumulación de masa y la interacción entre galaxias en el universo temprano.

Además, los quásares son clave para estudiar la distribución de la materia oscura, un componente misterioso y fundamental del universo. La interacción de los quásares con su entorno puede ofrecer pistas sobre la cantidad y distribución de la materia oscura en el universo temprano. Por ejemplo, la forma en que la luz de los quásares se dobla al pasar cerca de objetos masivos (un fenómeno conocido como lente gravitacional) puede revelar la presencia y distribución de la materia oscura.

En el universo temprano, los quásares, con sus agujeros negros supermasivos, desempeñaron un papel crucial al absorber intensamente materia, iluminando las dinámicas de formación galáctica en esta fase primigenia del cosmos

Curiosidades sobre los Quasares

Al igual que ocurre con los agujeros de gusano, los quásares están llenos de curiosidades y récords astronómicos. Por ejemplo, el quasar más distante conocido nos permite ver el universo cuando tenía menos de mil millones de años. Otro récord es el quasar más brillante, que ilumina con una fuerza comparable a un billón de soles. Estos extremos no solo son fascinantes, sino que también desafían y enriquecen nuestro entendimiento de la física y la cosmología.