Un equipo internacional de astrónomos ha identificado una rara clase de galaxias que emiten rayos gamma, conocidas como BL Lacertae, dentro de los primeros 2.000 millones de años de la edad del Universo. El equipo, que ha utilizado el telescopio óptico más grande del mundo, el Gran Telescopio Canarias (GTC), localizado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), está compuesto por investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM, España), DESY (Alemania), la Universidad de California Riverside y la Universidad de Clemson (EEUU). Este hallazgo se publica en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Solo una pequeña fracción de galaxias emiten rayos gamma, los cuales son la forma más extrema de luz. Los astrónomos creen que estos fotones altamente energéticos se originan en la vecindad de agujeros negros supermasivos que residen en los centros de estas galaxias. Cuando esto ocurre, se las conoce como galaxias activas. El agujero negro engulle la materia de su alrededor y emite chorros de materia y radiación. Pocas de estas galaxias (menos del 1%) tienen por casualidad esos chorros apuntando hacia la Tierra. Los científicos las llaman blázares y son unas de las fuentes de radiación más poderosas del Universo.

Los blázares se presentan en dos tipos: BL Lacertae (BL Lac) y radiocuásares de espectro plano (FSRQ, de sus siglas en inglés). Nuestro conocimiento actual sobre estos misteriosos objetos astronómicos establece que los FSRQ son galaxias activas relativamente jóvenes, ricas en polvo y gas que rodea al agujero negro. Conforme pasa el tiempo, la cantidad de materia que está disponible para alimentar al agujero negro disminuye, y el FSRQ evoluciona hacia un BL Lac. "Esto quiere decir, que los BL Lacs pueden representar una fase más anciana y evolucionada en la vida de un blázar, mientras que los FSRQ se parecen más a una fase adulta", explica Vaidehi Paliya, investigador de DESY que participa en este programa.

“Ya que la velocidad de la luz está limitada, cuanto más lejos miramos, estamos investigando más temprano en la vida del Universo”, señala Alberto Domínguez, del Instituto de Física del Cosmos y Partículas (IPARCOS) de la UCM y coautor del estudio. Los astrónomos creen que la edad actual del Universo es de alrededor de 13.800 millones de años. El FSRQ más lejano conocido fue identificado a una distancia de cuando el Universo tenía alrededor de 1.000 millones de años. Por comparación, el BL Lac más lejano conocido fue visto cuando el Universo tenía alrededor de 2.500 millones de años. Por lo tanto, la hipótesis de que los FSRQ evolucionan a BL Lacs parece ser válida.

Ahora, un equipo internacional de científicos ha descubierto un nuevo BL Lac, llamado 4FGL J1219.0+3653, mucho más lejano que el anterior récord de distancia. "Hemos descubierto un BL Lac existente a unos 800 millones de años más temprano, eso es, cuando el Universo tenía no más de 2.000 millones de años", informa Cristina Cabello, estudiante de doctorado en IPARCOS-UCM. "Este hallazgo desafía el escenario actual de que los BL Lacs son una fase evolucionada de los FSRQ", añade Nicolás Cardiel, profesor en IPARCOS-UCM. Jesús Gallego, también profesor en esa misma institución y coautor del estudio, concluye: “Este descubrimiento desafía nuestros conocimientos sobre la evolución cósmica de los blázares y de las galaxias activas en general”.

Los investigadores han usado los instrumentos OSIRIS y EMIR, diseñados y construidos por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e instalados en el GTC, también conocido como Grantecan. "Estos resultados son un claro ejemplo de cómo la combinación de la gran área colectora del GTC, el telescopio óptico e infrarrojo más grande del mundo, junto con las capacidades de sus instrumentos nos están aportando resultados extraordinarios que mejoran nuestro conocimiento del Universo”, subraya Romano Corradi, director del Grantecan.

Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) son parte de la red de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.

Artículo:

Vaidehi S. Paliya, A. Domínguez, C. Cabello, et al. "The First Gamma-ray Emitting BL Lacertae Object at the Cosmic Dawn", The Astrophysical Journal Letters, Oct. 2020 DOI: 10.3847/2041-8213/abbc06  arXiv:2010.12907

Contactos:

• Vaidehi S. Paliya, DESY investigador postdoctoral: vaidehi.s.paliya [at] gmail.com (vaidehi[dot]s[dot]paliya[at]gmail[dot]com)
• Alberto Domínguez, IPARCOS-UCM investigador Ramón y Cajal: alberto.d [at] ucm.es (alberto[dot]d[at]ucm[dot]es)
• Romano Corradi, director del Grantecan: romano.corradi [at] gtc.iac.es (romano[dot]corradi[at]gtc[dot]iac[dot]es)