Los quásares son velas cósmicas estandarizables, dicen los astrónomos

Utilizando datos espectrales del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), el Chandra Source Catalog 2.0 y el estudio Chandra COSMOS Legacy, los astrónomos han descubierto que las luminosidades de rayos X y ultravioleta de los quásares están tan estrechamente correlacionadas que estos objetos pueden usarse como nuevos. ‘ velas estándar ‘ para ayudar a determinar las distancias cósmicas y sondear otros parámetros cosmológicos fundamentales.

«En 1929, Edwin Hubble publicó observaciones de que las distancias y velocidades de las galaxias están correlacionadas, con las distancias determinadas utilizando sus estrellas Cefeidas», dijo la Dra. Susanna Bisogni del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y el INAF – Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Milano y sus colegas.

«La astrónoma de Harvard Henrietta Swan Leavitt había descubierto que una estrella Cefeida varía periódicamente con un período que está relacionado con su luminosidad intrínseca».

«Ella calibró el efecto, y cuando Hubble comparó esos valores calculados con sus luminosidades observadas, pudo determinar sus distancias».

“Pero incluso hoy en día, solo las estrellas Cefeidas en galaxias relativamente cercanas pueden estudiarse de esta manera”, dijeron.

«Para extender la escala de distancias a épocas anteriores de la historia cósmica, los astrónomos han utilizado supernovas, que pueden verse a distancias mucho mayores».

“Al comparar el brillo observado de una supernova con su brillo intrínseco, basándose en su clasificación, los astrónomos pueden determinar su distancia; comparar eso con la velocidad de la galaxia anfitriona produce la ‘relación de Hubble’ que relaciona la velocidad de la galaxia con su distancia «.

«Las supernovas más confiables para este propósito, debido a su uniformidad cósmica, son las llamadas supernovas de Tipo Ia, que se cree que son ‘velas estándar’, todas con el mismo brillo intrínseco».

“Sin embargo, incluso las supernovas se vuelven más difíciles de estudiar de esta manera a medida que se encuentran más lejos; hasta la fecha, la supernova de Tipo Ia más distante con una determinación de velocidad confiable data de una época de unos 3 mil millones de años después del Big Bang ”.

En su nuevo trabajo. El Dr. Bisogni y sus coautores proponen el uso de quásares como una nueva vela estándar.

“En el corazón de un quásar hay un agujero negro supermasivo rodeado por un disco muy caliente de material de acreción que emite en el ultravioleta”, explicaron.

«El disco, a su vez, está rodeado de gas caliente con electrones que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz, y cuando los fotones ultravioleta se encuentran con estos electrones, su energía se impulsa hacia los rayos X».

Analizaron las mediciones de rayos X de 2.332 cuásares distantes en el nuevo Catálogo de fuentes de Chandra y las compararon con los resultados ultravioleta del catálogo SDSS DR 14.

Descubrieron que la estrecha correlación que ya se sabe que existe entre la luminosidad ultravioleta y de rayos X de los cuásares locales continúa en los quásares distantes, más del 85% de la edad del Universo, volviéndose aún más estricta en épocas anteriores.

La implicación es que estas dos cantidades pueden determinar la distancia de cada cuásar, y esas distancias pueden usarse para probar modelos cosmológicos.

Si se confirman los resultados, proporcionarán a los astrónomos una nueva herramienta dramática con la que medir las propiedades del Universo en evolución.

«Los cuásares conocidos más distantes se han detectado en una era de sólo unos 700 millones de años después del Big Bang, ampliando drásticamente el rango de corrimientos al rojo de las velas estándar», dijeron los astrónomos.

«Otra ventaja de los cuásares es que se han descubierto cientos de miles en los últimos años».

«No menos importante, los procesos físicos en los cuásares son diferentes de los de las supernovas, proporcionando medidas completamente independientes de los parámetros cosmológicos».