Los objetos más luminosos del universo

Aunque resulte sorprendente, no hace ni un siglo que sabemos que la Vía Láctea es una galaxia y que existen miles de millones de galaxias en el universo observable. Una de las mayores sorpresas que se llevaron los astrónomos en cuanto empezaron a estudiar esta nueva clase de objetos fue el descubrimiento de los cuásares, unas galaxias cientos de veces más luminosas que las demás... Que no podemos ver a simple vista.

«Estrellas de radio»

Los cuerpos celestes que vemos en el firmamento no sólo emiten luz visible, sino también otros tipos de radiación electromagnética (o «tipos de luz») que nuestros ojos no son capaces de detectar y que se podrían imaginar como una especie de colores invisibles que van más allá del color rojo y el violeta. Por ejemplo, la luz visible del Sol representa sólo un 42 o 43% de la energía total que emite. De hecho, nuestra estrella emite la mayor parte de su energía radiante en forma de dos tipos de radiación electromagnética invisible al ojo humano: luz infrarroja (del 52 a 55%) y ultravioleta (del 3 a 5%).

Afortunadamente, los seres humanos hemos inventado instrumentos que nos permiten detectar los tipos de luz que nuestros ojos no son capaces ver y gracias a ellos hemos podido detectar una gran cantidad de cuerpos celestes que, sin ellos, hubieran pasado para siempre desapercibidos.

El misterio que nos ocupa en el artículo de hoy comenzó a principios del siglo XX con el descubrimiento de unas fuentes de radio muy intensas en el firmamento. En un primer momento se supuso que esos objetos que emitían tantas ondas de radio debían ser algún tipo de estrellas exóticas que se encontraban dentro de nuestra propia galaxia y los astrónomos empezaron a referirse a ellos como «estrellas de radio». Sin embargo, en cuanto la precisión de los radiotelescopios mejoró y empezó a ser posible calcular el punto exacto del cielo del que provenían esas ondas, se descubrió que la posición de muchas de estas fuentes de radio coincidía con la localización de galaxias aparentemente tenues que se podían observar a través de un telescopio corriente gracias a su emisión de luz visible. Esto sólo podía significar que las ondas de radio provenían de esas galaxias y que las misteriosas fuentes de radio no eran estrellas exóticas cercanas, sino galaxias enteras mucho más lejanas.

Luz galáctica «estirada»

Pese a que estas fuentes de radio resultaron ser galaxias, la especulación inicial que acompañó su descubrimiento les mereció el nombre de «quasars» en la década de 1960, una abreviación del término «quasi-stellar objects» (objetos casi-estelares). Pero los cuásares aún no habían terminado de darnos sorpresas: en cuanto se logró medir la distancia que nos separa de ellos, se descubrió que se encontraban a miles de millones de años-luz de nosotros. En comparación, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, Andrómeda, está a «sólo» 4 millones de años-luz.

Esta distancia inconcebible fue crucial a la hora de desenmascarar la verdadera naturaleza de los cuásares porque la luz que emiten los objetos que están tan lejos se ve afectada por la expansión del espacio. Dicho de otra manera y simplificando muchísimo: la luz visible que emiten las galaxias lejanas se «estira» mientras atraviesa el espacio en expansión que nos separa y llega hasta la Tierra convertida en un tipo de luz mucho menos energético. En el caso de los cuásares, estos objetos están tan lejos que la luz visible que emitieron hace miles de millones de años ha sido convertida en ondas de radio por la expansión del universo. De ahí que su «brillo» en el cielo no esté hecho de luz visible, sino de ondas de radio.

Pero, además, el hecho de que el brillo de radio de estas galaxias fuera tan intenso pese a su tremenda lejanía era un indicativo de que se trataba de objetos extremadamente luminosos, mucho más de lo que cabría esperar simplemente por la cantidad de estrellas que contenían. Por poner un ejemplo, el cuásar 3C 273 se puede observar con un telescopio de aficionado pese a que está a 2 400 millones de años-luz porque esta galaxia es 100 veces más luminosa que la Vía Láctea. ¿Cuál era la fuente del intenso brillo de los cuásares, si no provenía de sus estrellas?

Agujeros negros

Prácticamente todas las galaxias conocidas poseen en su centro un agujero negro súpermasivo con una masa decenas, cientos o incluso miles de 4de veces superior a la del Sol (en comparación, un agujero negro «corriente» formado por el colapso de una estrella gigante posee entre unas pocas y varias decenas de masas solares). La Vía Láctea no es una excepción y en su centro habita Sagitario A*, un agujero negro súpermasivo con una masa equivalente a 4 millones de soles, que, por suerte, está bastante tranquilo porque en sus inmediaciones no hay mucha materia que pueda engullir.

Ahora bien, no se puede decir lo mismo de los agujeros negro que habitan en el centro de los cuásares porque estos monstruos están engullendo constantemente cantidades inmensas de gas y polvo. De hecho, ese es precisamente el secreto de su luminosidad.

La materia que se precipita hacia los agujeros negros supermasivos alcanza velocidades cercanas a la de la luz y temperaturas de decenas de millones de grados durante el camino. Como resultado, todo ese material extremadamente caliente emite una gran cantidad de radiación en muchísimas longitudes de onda (rayos gamma, rayos X, luz ultravioleta, visible e infrarroja) antes de desaparecer de nuestra vista tras el horizonte de sucesos del agujero negro.

O sea, que la gran cantidad de luz que emiten los cuásares no proviene de sus estrellas, sino del gas y el polvo incandescentes que engulle el agujero negro súpermasivo,y que brillan con intensidad antes de desaparecer tras el horizonte de sucesos... Aunque toda esa luz se vuelva invisible al ojo humano durante su camino a hacia la Tierra.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Existen muchas ideas erróneas sobre los agujeros negros. Nuestro colaborador Alberto Aparici escribió un estupendo y esclarecedor artículo sobre estos curiosos objetos hace unos meses.

REFERENCIAS:

• K.I. Kellermann, “The discovery of quasars and its aftermath”. Journal of Astronomical History and Heritage, volumen 17, número 3, pp. 267–282 (2014).