La ciencia, la nueva vela de los cuásares cósmicos para medir distancias y velocidades en el universo

Las fuentes de radio Quasar podrían ser candidatas ideales para convertirse en las nuevas velas cósmicas estándar para medir la distancia y la velocidad en el universo. Sugerimos a los astrónomos Susanna Bisogni, Elisabetta Lusso, Francesca Sivano, Emanuel Nardini, Guido Risaliti, Martin Elves y Giusepina Fabiano del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
En 1929, Edwin Hubble publicó sus observaciones de que las distancias y velocidades de las galaxias estaban relacionadas con las distancias determinadas utilizando estrellas Cefeidas dentro de ellas, es decir, púlsares gigantes que actúan como «reglas» para que los astrónomos midan la distancia. La astrónoma de Harvard Henrietta Swan Leavitt descubrió más tarde que la estrella Cefeida varía periódicamente con un período asociado con su brillo intrínseco. Calibró el efecto y comparó los valores calculados por Hubble con la luminosidad observada. Por lo tanto, pudo determinar sus distancias, pero las estrellas Cefeidas solo pueden estudiarse de esta manera en galaxias relativamente cercanas. Para extender la escala de distancias a los primeros tiempos de la historia cósmica, los astrónomos utilizaron supernovas (SN), las muertes explosivas de estrellas masivas, que se pueden ver a mayores distancias. Al comparar el brillo observado de una supernova con su brillo intrínseco, según su clasificación, los astrónomos pueden determinar su distancia. Comparando la distancia con la velocidad de la galaxia anfitriona, obtenemos la llamada «relación de Hubble», que compara la velocidad de la galaxia con su distancia. Las supernovas más fiables para este propósito, gracias a su regularidad cósmica, son las llamadas supernovas «Tipo Ia», que se cree que son «velas estándar», todas las cuales tienen el mismo brillo intrínseco. Sin embargo, la dificultad de estudiar las SN aumenta cuando aumentamos mucho la distancia desde la que se observan.
Hasta ahora, la supernova de Tipo Ia más distante, con una determinación confiable de la velocidad, se remonta a una era de aproximadamente 3 mil millones de años después del Big Bang. Por otro lado, los cuásares conocidos más distantes de una época se identificaron solo unos 700 millones de años después del Big Bang, lo que amplió enormemente el rango de medidas posibles. Otra característica de los cuásares es que se han descubierto cientos de miles de ellos en los últimos años. Por último, pero no menos importante, los procesos físicos en los cuásares difieren de los de las supernovas, proporcionando mediciones completamente independientes de los parámetros cosmológicos. El nuevo esquema propuesto por los astrónomos se basa en su descubrimiento de que los rayos X y las emisiones ultravioleta en los cuásares están estrechamente relacionadas. En el núcleo del quásar hay un agujero negro supermasivo rodeado por un disco sobrecalentado de material en acumulación que emite radiación ultravioleta. El disco, a su vez, está rodeado por un gas caliente con electrones que se mueven a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, y cuando los fotones ultravioleta se encuentran con estos electrones, su energía aumenta en rayos X. Si se confirman los resultados, proporcionarán a los astrónomos una nueva idea y una herramienta inusual para medir las propiedades del universo en evolución.