| En esta parte de este libro, entramos a echar una mirada quizás a los objetos más intrigantes del universo: las radiogalaxias y los quásares.
Sin duda que las radiogalaxias comportan el título de ser uno de los objetos estelares más intrigante del cosmos. Se distinguen, en general, por contar con un espacio lobuliforme compuesto por un par de enormes y difusos lóbulos que derraman ondas de radio. Los lóbulos están a menudo unidos a una compacta radiofuente central, mediante jets concentrados de materia y energía. Ahora, todo este complejo armazón galáctico puede alcanzar una extensión que, en algunos casos, supera los 18 millones de años luz de un extremo al otro. (Observadas a las longitudes de onda ópticas, las radiogalaxias son visibles tan sólo como un sistema estelar de aspecto ordinario que se extiende aproximadamente un centenar de miles de años luz.)
El componente de generación energética del centro de una radiogalaxia no ha sido observado nunca directamente, pero el candidato más probable se estima que es un giratorio y supermasivo agujero negro, alimentado por los gases extraviados atraídos de las supernovas, los gases de escape estelares y las galaxias que pasan. La tremenda fuerza gravitatoria del agujero negro atrae estos gases, tal como lo vimos en los capítulos donde describimos a estos bichos, hacia un disco de acreción, donde la convección, la fricción y el torbellino electromagnético pueden generar fuentes eléctricas de millares de GeV cerca del centro del sistema. Canalizada en direcciones opuestas a lo largo de los ejes de rotación del agujero negro, esta energía puede entonces salir disparada hacia fuera a casi la velocidad de la luz para formar la característica signatura de los lóbulos gemelos de la galaxia (abajo).
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Empequeñecido por sus enormes e irregulares lóbulos, el componente óptico de una radiogalaxia proyecta hacia afuera sus jets o chorros a una velocidad cercana a la de la luz desde un núcleo central del tamaño del Sistema Solar. A varios millones de años luz del núcleo, los jets se frenan bruscamente cuando se encuentran con el hidrógeno ionizado intergaláctico, produciendo ondas de choque y «puntos calientes» energéticos (rojo) que abren los estrechos jets en enormes y difusos lóbulos. |
La evolución tecnológica que ha alcanzado la radioastronomía hacia los finales del segundo milenio de la humanidad, ha permitido a los radioastrónomos hallar en el cielo cientos y hasta miles de señales de radio focalizadas y, en varios casos, los focos de emisión radial han podido identificarse con instrumentos ópticos. Algunos grandes focos locales, de nuestra galaxia, como la nube de gas asociada a la nebulosa del Cangrejo, son el residuo de una supernova. Pero los focos más potentes identificados por medios ópticos, con intensidades superiores en miles de veces, en millones incluso, a la producción de señales de nuestra propia galaxia, son una clase distinta de galaxias: la radiogalaxias. Éstas parecen objetos caóticos, gigantescas galaxias elípticas con regiones centrales brillantes o largos jets o chorros de materia proyectada brotando de los núcleos. Son claramente galaxias muy activas. Pero la mayoría de las radiogalaxias, que emiten ondas de radio, no pueden verse ópticamente, están demasiado lejos y la luz ordinaria que producen es demasiado débil. Sin embargo, estas galaxias «invisibles» podrían proporcionarnos datos trascendentales para aclarar el misterio de la evolución de las galaxias visibles.
El avance tecnológico que se ha ido aplicando en la construcción de radiotelescopios de gran resolución, ha permitido el hallazgo de una serie de descubrimientos sobre las galaxias activas. Entre ellos, por lo menos para mi gusto, se encuentra la división detectada en dos categorías de los focos extragalácticos: los focos «compactos» y focos «no compactos». La mayoría de los focos son dobles. Las ondas de radio de un foco regional aislado tiene dos componentes claramente diferenciados. En los focos compactos los dos componentes están a una distancia de sólo un centenar de años luz, aproximadamente, entre sí, una distancia relativamente pequeña si tenemos en cuenta que nuestra Galaxia tiene un diámetro mil veces mayor. Pero hay focos dobles «no compactos», que ocupan una región inmensa del espacio y sus dos componentes lobuliformes están a distancias de miles, y hasta millones, de años luz. Pero, ¿por qué se forman los lóbulos?
Las regiones lobuliformes y radioemisoras se deben a largos « jets o chorros cósmicos» de plasma en movimiento (gas ionizado) que surge de un núcleo central. Los jets o chorros, se doblan y retuercen a veces en el espacio, terminando en puntos calientes: los lóbulos de radioemisión intensa. A veces, sólo se ha visto un chorro. Se descubrió que los chorros de mayor escala procedían, en general, de fuentes dobles de poca intensidad; en las radiogalaxias débiles hay dos chorros opuestos, mientras que en las potentes sólo uno o ninguno.
Ahora bien, todas las evidencias que se han podido recoger durante los últimos treinta años de trabajos de investigación sobre estos bichos, estarían indicando que los jets o chorros son corrientes de gas proyectadas desde el centro de la radiogalaxia en una forma semejante a como se proyecta el agua a través de la boca de un pitón de una tira (manguera o manga) igual a la que usan los bomberos en la extinción de incendios. El chorro de gas supersónico atraviesa el medio interestelar de la radiogalaxia y llega al medio intergaláctico de gas poco denso en donde su velocidad disminuye al chocar con él, produciéndose incluso una onda caliente de choque. Las regiones lobuliformes son esos puntos calientes, que ya hemos mencionado, en que el chorro aminora la marcha y se acumula la energía. La materia del chorro una vez frenada regresa gradualmente a la galaxia hinchándose así los grandes lóbulos que ven los radioastrónomos. La corriente en chorro doblada y retorcida es sólo gas de electrones y otras partículas cargadas que se van abriendo paso a través del medio intergaláctico.
La incógnita básica de las radiogalaxias es de dónde vienen en primer lugar esos electrones y qué es lo que produce los jets o chorros en el núcleo galáctico. La verdad, sea dicha, que ha sido un trabajo difícil para los físicos encontrar una explicación, insertada en las ideas normales de la física, para la creación de todos esos electrones energéticos. Los astrofísicos han elaborado hipótesis sobre los posibles mecanismos de las fuentes de los chorros, y expondré algunas de sus propuestas. Pero antes de lanzarnos a especulaciones, hablaré de lo que fue para muchos un descubrimiento aún más sorprendente que el de las radiogalaxias: el descubrimiento de los quásares, un nuevo tipo de objetos astronómicos, Los quásares, como las radiogalaxias, los descubrieron primero los radioastrónomos, pero quienes hicieron un estudio más detallado de estos nuevos objetos fueron los astrónomos ópticos, lo cual constituye un ejemplo de colaboración fructífera entre las dos ramas de la astronomía. Pero , ¿qué son los quásares?
Las radiogalaxias que se habían logrado localizar, en un número cercano a cien, hacia finales de la década de los '50, resultaban ser objetos muy borrosos. Las que se habían podido identificar ópticamente eran galaxias elípticas inmensamente grandes. Pero unos cuantos focos radiovisibles no eran borrosos sino de apariencia estelariforme y emitían además una cuantía insólita de radiación ultravioleta. No había duda, de que se trataba de algo distinto habitando el cielo a lo hasta entonces conocido.
Transcurría el año 1963, cuando un joven holandés larguirucho y con anteojos (gafas), Maarten Schmidt, del observatorio Hale, en un destello de intuición identificó por primera vez las líneas de emisión del espectro luminoso de uno de estos objetos estelariformes, el 3C273. Las líneas espectrales se desplazaban hacia el rojo hasta un increíble 16%. Este corrimiento hacia el rojo, si se debía a la expansión del universo, significaba que el objeto tenía que hallarse a unos 20.000 millones de al (años luz), una distancia realmente muy grande y, a su vez, muy controvertida entre los físicos. A estos objetos astronómicos estelariformes, a los que se dio el nombre de quásares («radiofuentes cuasiestelares»), con muchos reparos de un grupo importante de físicos del mundo, son en general considerados como uno de los objetos más lejanos del universo, y emiten inmensas cantidades de energía. Allan Sandage, colega de Schmidt, descubrió más tarde, con el telescopio Hale de 200" del Mount Palomar, varios de ellos «no ruidosos» que no emitían radiaciones. Como los quásares emitían mucha más luz ultravioleta que las estrellas comunes, podían diferenciarse ópticamente de la multiplicidad de diminutas fuentes de luz.
 Ahora, si queremos hacernos una idea sobre la cantidad de energía que logra producir un quásar imaginémonos a una galaxia de un tamaño no superior a una pieza o habitación común. Un quásar no sería mayor que una partícula de polvo apenas visible. Sin embargo, un solo quásar produce cien veces más energía que la que irradian todas las estrellas que se encuentran cohabitando dentro de nuestra Galaxia. Esa es, ni más ni menos, que la increíble productividad energética de un pequeño quásar. Y el quásar irradia esta tremenda cantidad de energía durante unos diez millones de años, lo que significa un total equivalente a convertir en energía pura a cien millones de estrellas comunes e iguales a nuestro Sol.
Hoy en día la mayoría de los astrónomos reconocen a los quásares como los miembros más energéticos de todo un grupo de objetos celestes peculiares con núcleos brillantes. Pero superbrillantes y todo, igual los quásares son un complicado rompecabezas, ya que comportan una región activa muy pequeña, no mucho mayor que una semana luz, aproximadamente, es decir, como la décima parte del sistema solar. Ahora, ¿cómo es posible saber que algo estelarmente pequeño y presumiblemente muy lejano tenga ese tamaño? Bueno, si consideramos aceptivamente que nada puede ir más aprisa que la luz, para que haya un cambio significativo de intensidad de luz en determinada región del espacio, el tamaño de esa región no ha de ser mayor que la distancia recorrida por una señal luminosa mientras dura ese cambio. Se ha comprobado que los quásares cambian de intensidad en períodos tan breves como una semana y la fuente, por tanto, ha de tener una anchura inferior a una semana luz.
LAS GALAXIAS ACTIVAS
Aunque las galaxias activas tienen muchos nombres, pueden que representen distintos estadios en la evolución de un tipo único de galaxias con un agujero negro en su centro, como ya más que se presume lo tiene nuestra Galaxia. Los tipos más comunes se relacionan a continuación:
Quásares: Son las más pequeñas y brillantes, cuya lejanía o cercanía es motivo de una de las discusiones que se encuentra en boga dentro del mundo de los físicos. Emiten altos niveles de radiación, a menudo tanto luz visible e infrarroja como rayos X y se presume que gamma también; a veces generan ondas de radio.
Galaxias N: Son elípticas, con núcleos pequeños y deslumbrantemente brillantes.
Objetos BL Lacertae: Son un tipo de galaxia N con núcleos brillantes y que varían rápidamente de luminosidad.
Radiogalaxias:Emiten enormes y veloces jets o chorros de radioenergía desde su pequeño núcleo.
Seyfert:Son galaxias discos; como las galaxias N, tienen un núcleo muy luminoso. Su espectro indica una violenta actividad en sus centros.
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Los quásares, como las radiogalaxias, tienen regiones radioemisoras compactas y no compactas. Los quásares menos brillantes se parecen a los núcleos de las radiogalaxias más luminosas, y las radiogalaxias menos activas se parecen a las galaxias ordinarias. Esta progresión continua de las galaxias, para muchos estudiosos articulados tras la búsqueda de respuestas a las interrogantes que nos presenta el cosmos observado, podría ser el resultado de un proceso evolutivo en el que los quásares, en función de las teorías generalmente más aceptadas se presume que en el pasado debieron ser más numerosos, evolucionarían convirtiéndose en radio galaxias que, cuando dejan de ser activas, pasan a ser comunes galaxias, pasando por una evolución que va de una gran actividad a poca o a una actividad esporádica en el núcleo galáctico. La evolución descrita, no cuenta, en absoluto, con una aceptación relativamente mayoritaria de parte de astrónomos y astrofísicos, pero es intrigante y sigue siendo objeto de acaloradas discusiones. Está dentro de las posibilidades que esa teoría sea totalmente errónea, o sólo parte de la historia de la historia de la evolución galáctica. Sin embargo, debo reconocer que me resulta sumamente atractiva.
Ahora bien, estos activos objetos celestes peculiares con núcleos brillantes que intentamos describir, fueron detectados, por primera vez, en 1943, cuando Carl Seyfert, un becario posdoctoral en el Observatorio de Mount Wilson, informó de la existencia de fuertes y claras líneas de emisión en algunos espectros galácticos. Estas «Seyfert», como fueron llamadas las galaxias, son todas galaxias de disco -un término genérico que incluye tanto a las espirales aplastadas y bien desarrolladas como la Vía Láctea como discos similares sin espirales prominentes-, y todas tienen brillantes núcleos parecidos a estrellas y espectros que señalan la existencia de una gran actividad en su núcleo. A medida que se abrían otras ventanas en el espectro electromagnético, algunas Seyfert resultaron ser potentes emisoras de radio y de rayos X, mientras que otras brillaban más intensamente en los infrarrojos.
No menos exóticas que las Seyfert son las galaxias conocidas como radiofuentes dobles. Cygnus A, es una de ellas. A través de un telescopio óptico parecen galaxias elípticas, pero sus radiomapas revelan que brotan dos lóbulos de materia radioemisora de sus centros. Estos lóbulos pueden ser de un tamaño sorprendente; por ejemplo, en una galaxia, la 3C236, se expanden hasta casi 18 millones de años luz, empequeñeciendo la Vía Láctea a una expresión conmovedora. La energía radiada por esas regiones lobuliformes que conforma una doble radiofuente típica iguala a la liberada por diez mil millones de estallidos de supernovas.
 Junto con las Seyfert, pero ligeramente más opacas, están las galaxias N, llamadas así porque tienen núcleos brillantes. Las galaxias N son a menudo muy variables, y a veces su brillo se intensifica y se apaga en cuestión de meses. Esta categoría incluye una subespecie más brillante incluso y que fluctúa más locamente, conocida como objetos BL Lacertae, llamados así por el prototipo hallado en la constelación de Lacerta (Lagarto). Cuando un observador consiguió bloquear la luz del brillante centro original de una BL Lacertae y tomar una lectura del confuso resplandor que lo rodea, el espectro se pareció al de una galaxia elíptica típica. Su desplazamiento hacia el rojo las situó aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra. Desde entonces han sido halladas varias docenas parecidas conocidas colectivamente como BL Lacs.
Los astrónomos que recopilaron y dieron nombre a estas galaxias no sabían qué podía causar que el centro galáctico resplandeciera, entrara en erupción y oscilara de la forma que lo hacía. Y los quásares eran el mayor misterio de todos. Entonces, cabe preguntarse ¿qué mecanismo, dentro de las leyes de la física, podrían alimentar a los quásares y a las radiogalaxias para que tuvieran un núcleo tan activo, violento y brillante, y que generara los jets o chorros observados de que hemos estado hablando? Para contestar esta pregunta, nos alejaremos del campo de la observación y pasaremos al de la imaginación especulativa de los astrofísicos teóricos en cuyo ámbito me inserto de forma muy cómoda. Creemos que en el núcleo galáctico –observaciones realizadas a centros galáctico por el HST, parecerían darnos la razón- hay una «mostruosa máquina» que podría estar constituida por un gigantesco agujero negro o por varios no tan grandes, o por objetos compactos similares. Idea ésta, originaria de la intuición de físicos tales como Edwin Salpeter, de la Cornell University y por el ruso Yacob B. Zell'dovich, pero a ellos se han sumado también otros muchos teóricos que defienden este punto de vista. Según la hipótesis que se baraja, en un estadio muy primitivo de la formación de una galaxia, cuando ésta consta principalmente de gas y de estrellas ordinarias, una o varias estrellas del núcleo densamente poblado de la galaxia estallan, convirtiéndose en un agujero negro. Entonces, éste –como le corresponde a un agujero negro que se prestigie- da comienzo a un festín estelar engulliéndose cuanta estrella ose traspasar su horizonte de sucesos en un vecindario galáctico densamente poblado y apretado, hinchándose hasta ser enorme, hasta alcanzar una masa equivalente a la de cien millones de soles como el nuestro, proceso que dura unos cuantos millones de años. Aunque el agujero negro mismo, salvo su radiación térmica (radiación de Hawking), no irradia, el gas que cae en el agujero sí. Se ha calculado, por parte de los físicos, que es una décima parte de la masa que sorbe un agujero negro la que se convierte en energía radiante, y esta radiación es lo que llamamos un quásar. Si el agujero negro consumiese aproximadamente mil millones de estrellas del tamaño del Sol, la energía radiante sería equivalente a cien millones de estrellas, que sería la cantidad precisa para explicar la producción energética del pequeño quásar.
A la derecha, podemos presenciar una toma realizada en el Observatorio La Silla (ESO), en el centro norte de Chile, del primer quásar descubierto nominado como 3C273. Se trata de un objeto extraordinariamente luminoso con un jets o chorro de una altísima nitidez, como se puede apreciar en la fotografía. Ahora, se trata de un chorro eminentemente óptico y mudo, de una estructura bastante compleja. Desde luego, este tipo de jets son sustancialmente diferentes a los que emanan desde las radiogalaxias, ya que ellos son ruidosos.
Otra teoría que también concita un número importante de adherentes, pese a que no se han podido observar en ellos ningún detalle que arroje pistas sustanciales, es la que sugiere que los quásares son brillantes núcleos de galaxias tan alejadas que sus más apagadas regiones galácticas no podían ser percibidas contra el resplandeciente núcleo. De hecho, el primer artículo de Maarten Schmidt en 1963 describía 3C273 como el núcleo de una galaxia distante. Sin embargo, no pudo presentar ninguna prueba óptica persuasiva.
 Pero, siguiendo con el cuento de los agujeros negros y las radiogalaxias y quásares, Los agujeros negros son también una opción popular entre los teóricos que intentan explicar el comportamiento de las radiogalaxias. Según sus modelos, que algo ya describimos al inicio de este capítulo, el gas cargado eléctricamente al girar alrededor del agujero forma una dinamo celeste que proyecta dos jets o chorros de partículas de elevada energía que saldrían del agujero en direcciones opuestas. Los agujeros negros pueden realizar un movimiento rotatorio, y esos chorros que surgen siguiendo el eje podrían proceder de la energía rotatoria. Estos serían, pues, los «surtidores de radiomaterial» que ven los radioastrónomos.
Según otra hipótesis, en el núcleo de la radiogalaxia hay dos agujeros negros que se orbitan muy próximos el uno del otro, o una inmensa superestrella orbitando un agujero negro, e incluso sólo dos estrellas de masa inmensa. Los jets surgen de la interacciones de esos dos objetos de gran masa que se encontrarían orbitándose en el núcleo galáctico.
Otro modelo formulado y, a su vez, muy sugerente, es aquel que describe a una gran galaxia «caníbal» poseedora de un morrocotudo agujero negro, el cual se da la satisfacción de engullirse completita a una galaxia «misionera» más pequeña, disgregando sus partes externas y capturando en su órbita, en ese proceso, al agujero negro de la galaxia misionera. Esta hipótesis es atractiva, en parte por el hecho de que la mayoría de las radiogalaxias existieron en el pasado lejano, cuando las galaxias estaban agrupadas más densamente y resultaba más probable el «canibalismo». Además, esta hipótesis puede explicar varias características de los chorros observados. Pero hay muchísimos modelos teóricos para explicar las radiogalaxias, y es difícil saber cuáles son acertados, si es que alguno lo es.
Pero seamos optimistas, ya que no sería la primera vez en que los teóricos tienen razón; la historia de la física así lo demuestra. Por consiguiente, supongamos que hay agujeros negros en los núcleos de los quásares y de las radiogalaxias. ¿Qué pasará cuando el radioagujero haya cumplido su tarea? El agujero negro, después de haber dejado limpio el núcleo de la mayor parte de las estrellas y del gas, se sosiega, se atrofian los chorros de radio y la galaxia se convierte en una galaxia normal como la mayoría de las de nuestra vecindad cósmica. Los agujeros negros situados en el centro de las galaxia espirales probablemente sean mucho más pequeños que los de las elípticas, debido a que la rotación de las estrellas en espirales las mantiene alejadas de la peligrosa región nuclear.
Estas ideas, si las cotejamos con los últimos estudios observacionales focalizados hacia el centro de la Vía Láctea, nos encontramos con que ahí, en ese lugar de la Galaxia, podría haber realmente un agujero negro con una masa de varios millones de veces la masa solar, tal como predijeron hace más de dos décadas, primero el físico de la Universidad de Concepción, Chile, Rafael Vera M., y los astrofísicos ingleses Donald Lynden-Bell y Martin Rees. Las pruebas a favor de esta hipótesis si bien, no pueden ser calificadas de duras debido al rigor que para ello condiciona la física; no obstante, las últimas observaciones realizadas al centro de la Vía Láctea por el HST, las radiaciones de alta energía captadas emanando desde ese lugar por el COBE y las emisiones de radio compacta no térmica que se escuchan saliendo de esa central región galáctica, hacen presumir, o mejor dicho, casi asegurar, que ahí, en esa región de la Galaxia, hay un agujero negro y, por ende, da una prueba sustancial a favor de esta hipótesis. La observación visual del centro de la Vía Láctea conseguida por el HST, muestra un gran revuelo de viejas estrellas que estarían siendo tragadas por una poderosa fuerza gravitatoria –vamos sacando conclusiones-; las observaciones recientes del centro galáctico que indican una fuente de señales de radio rodeada de brazos en espiral de gas, quizá procedente de estrellas desintegradas, y las mencionadas emanaciones de rayos X y gamma, hacen pensar que no habría dónde perderse. La señal de radio que captan los astrónomos es precisamente del tipo que se cree que emitiría el gas al caer en un agujero negro. Los rayo X y gamma que se captan también y que proceden del centro galáctico refuerzan la hipótesis. Se deben a aniquilaciones electrón -positrón, proceso que podría producirse también a la entrada de un agujero negro.
Pero, pese a lo que hemos descrito, hasta que dispongamos de más datos, este modelo de agujero negro del núcleo galáctico seguirá permaneciendo en la zona imprecisa de la física teórica. En la próxima década del nuevo milenio tendremos, por suerte, muchos datos más. El arsenal de nuevos instrumentos astronómicos, tanto los preexistentes como los que vendrán, tendrán muchos nuevos antecedentes que aportarnos para seguir desentrañando características de la arquitectura de objetos cósmicos tan peculiares, como las radiogalaxias y los quásares.
Por otra parte, el descubrimiento de los «lentes gravitatorios», predichos con mucha antelación por Einstein, son un aporte más para poder seguir dando los pasos necesarios que nos lleven a desentrañar lo que esconden en su estructura las galaxias. Este hallazgo ha llevado a la astronomía a detectar quásares que se encuentran en una línea de visión interpuesta por una galaxia en relación a su observación desde la Tierra. La galaxia propiamente dicha pueden ser invisible, pero su inmensa masa curva el espacio de su entorno, haciendo que la luz del quásar lejano haya de flexionarse bordeándolo, produciendo aquí en la Tierra imágenes múltiples de quásar. Los astrónomos buscan más lentes gravitatorios (se han encontrado varios por investigación directa), porque pueden proporcionar nuevos antecedentes para establecer escalas de distancia a los quásares lejanos e información sobre la estructura a gran escala del universo. Las lentes gravitatorios se han venido transformando en «bancos de pruebas ópticos», a una escala cósmica.
Entre los telescopios espaciales y los supergigantes empotrados en la Tierra, como el VLT en Chile, instrumentos que hace dos décadas atrás parecían de ciencia ficción, nos han estado revelando, sin duda, nuevos datos sobre el cosmos. Varios de estos nuevos instrumentos se han estado utilizando para estudiar quásares y galaxias muy lejanos. Es interesante hacerlo porque puede aclararnos algunos de los problemas más importantes que afrontan los científicos que se articulan para estudiar el cosmos: ¿Qué procesos rigen la evolución de las galaxias y cuál es la estructura general del universo? Pero, a pesar de los adelantos tecnológicos en los sistemas de detección, los astrónomos ven con pesimismo la posibilidad de dar respuesta a tales preguntas, porque los datos que obtienen no son fáciles de interpretar. Por ejemplo, algunas galaxias lejanas tienen colores que no se corresponden con su cambio al rojo, lo que indica que no conocemos en realidad la composición de esas galaxias. Otro problema lo plantea el que tengamos que usar para determinar la distancia a galaxias lejanas, unas galaxias que tienen todas aproximadamente la misma luminosidad a lo largo del tiempo. Pero si las galaxias evolucionan, su luminosidad puede haber sido muchísimo mayor en el pasado y quizás sea incorrecto utilizarlas como unidad de medida. En consecuencia, los problemas que plantea el determinar la evolución de las galaxias y los que plantea la estructura a gran escala del universo están entrelazados. Otro punto interesante que nos pueden aclarar los nuevos instrumentos es el de la antigüedad de las galaxias. Es cuestión nada fácil de aclarar porque de existir galaxias como la nuestra hace más de unos cuantos miles de millones de años, serían demasiado tenues y pequeñas. Pero existían los quásares, y puede que fuesen los núcleos luminosos de nuevas galaxias, que evolucionaron convirtiéndose en las galaxias ordinarias. Quizás la puesta en órbita de nuevos y más poderosos telescopios espaciales, mas la entrada en funcionamiento de todas las instalaciones del VLT y de otros que se encuentran en construcción, nos permitan comprobar esta hipótesis. Pero, de momento, suponiendo que las galaxias ordinarias evolucionaran a partir de los quásares, el problema de la antigüedad de las galaxias es, sin duda, el mismo que el de la de éstos.
El objeto más antiguo conocido, hasta ahora, del universo (y, en consecuencia, también el más lejano) es un quásar localizado a través de la detección de rayos gamma que este bicho emite por el EGRET, telescopio de rayos empotrado en el observatorio satelital Compton. Se trata del quásar bautizado como 4C 71.07, también reconocido como QSO 0836+710. Su lejanía desde la Tierra se estima en casi 12.000 millones de años luz, ya que su corrimiento al rojo es de z = 2,17, donde z es igual a 5.000 millones de años luz y la edad del universo se estima entre 12 mil y 15 mil millones de años. Ello, implica que se aleja de nosotros a una velocidad que equivale al noventa por ciento de la de la luz, y la luz que nos llega de él nació cuando el universo tenía sólo un quinto de la edad que hoy tiene. Se ha comprobado que la mayoría de los quásares se hallan en una época equivalente a entre un tercio y un quinto de la antigüedad que hoy tiene el universo, en la denominada era de los quásares. Los astrónomos han buscado más atrás en el tiempo pero han ido encontrando cada vez menos quásares, el caso del 4C 71.07 es excepcional. Quizás estén oscurecidos por el polvo, pero parece como si todos los quásares se hubiesen encendido y luego apagado aproximadamente al mismo tiempo en la historia del cosmos. Se cree que existen a partir de los cien primeros millones de años del Big Bang y hasta los primeros miles de millones. 10.000 y 11.000 millones de años, una escala temporal aceptable, comparada con la edad de las estrellas más viejas y casi la edad del propio universo.
¿Qué aspecto tenían las galaxias antes de la era de los quásares? Por ahora todavía estamos en pañales como para entregar una respuesta segura. Los astrónomos rastrean el cielo, con instrumentos muy sensibles, las «galaxias primigenias», algunas de las cuales pueden estar rodeando un quásar, pero son demasiado tenues para que las veamos. Se cree que existen a partir de los cien primeros millones de años del Big Bang y hasta los primeros miles de millones. Descubrir una galaxia así sería como encontrar un fósil insólito. ¿Son estructuras difusas con escasa luminosidad superficial o son azules, lo que indicaría un índice elevado de formación estelar? ¿Qué aspecto tenía entonces el universo? Nadie lo sabe seguro, hay pocos datos o ninguno sobre este período primordial, lo que propicia que se desate la imaginación.
LA CONTROVERSIA DEL DESPLAZAMIENTO HACIA EL ROJO
Ya, a los diez años que Schmidt descifrara el código espectroscópico de 3C273, los astrónomos estaban anunciando desplazamientos hacia el rojo de quásares del orden del 200 y el 300 por ciento, lo cual indicaba distancias de más de 12.000 millones de años luz y velocidades de recesión que excedían el 90 por ciento de la velocidad de la luz. Los físicos se dieron cuenta de que si los quásares estaban tan alejados como estos desplazamientos hacia el rojo parecían mostrar y, sin embargo, eran tan pequeños como sus desplazamientos hacia el rojo daban a entender, entonces producían más energía que ninguna otra cosa visible por el hombre.
Antes que aceptar las centrales energéticas por su valor nominal, ha penetrado la idea en un grupo de científicos estudiosos del cosmos que las mediciones del desplazamiento hacia el rojo no son aplicables a los quásares, que de hecho los objetos están mucho más cerca de lo que sus desplazamientos hacia el rojo parecen indicar. Esta sugerencia choca con una creencia fundamental de la astronomía moderna, la de que el desplazamiento hacia el rojo es un resultado de la expansión del universo, es decir, como afirman los astrónomos, que es cosmológico, que indica a la vez velocidad y distancia. Si el desplazamiento hacia el rojo no funciona para los quásares, entonces hay en alguna parte un error que aún no se ha descubierto, y una parte importante del edificio de la física se estremecerá si ello llegara finalmente a ser así.
Una de las primeras nociones alternativas que se ofreció a principios de la década de 1960 fue que el desplazamiento hacia el rojo de los quásares no era un desplazamiento Doppler causado por la expansión del universo, sino un producto de las fuerzas gravitatorias sobre los fotones que escapaban de la gran masa que se presumía que había en el quásar. Pero existen argumentos poderosos como para que la idea siga siendo muy discutible. Primero, las estrellas de neutrones -estrellas colapsadas increíblemente densas en las que un centímetro cúbico de materia puede llegar a pesar mil millones de toneladas- generan desplazamientos hacia el rojo gravitatorios de menos de un 10 por ciento, mucho menores que los medidos para los quásares. Segundo, las líneas de emisión observadas en los quásares no debería producirse en ese tipo de entorno gravitatorio.
Otros teóricos han aventurado a señalar que los quásares deben sus altos desplazamientos hacia el rojo al hecho de haber sido expulsados fuera de la Vía Láctea y de las galaxias cercanas a tremendas velocidades. Aunque resulta atractivo, este modelo se hunde a raíz de un detalle crítico: Nadie ha observado nunca ningún quásar con desplazamiento hacia el azul, ocasionado por la expulsión del objeto desde otras galaxias en nuestra dirección.
También las ideas que formuló en la década del '60, el astrónomo Halton Christian Arp, han seguido dando vuelta entre algunos teóricos, principalmente aquella de que los desplazamientos hacia el rojo de los quásares no estaban causados enteramente por sus velocidades de recesión. Uno de los argumentos principales de Arp contra un desplazamiento hacia el rojo cosmológico para los quásares residía en fotografías que mostraban lazos aparentemente físicos entre objetos con desplazamientos hacia el rojo enormemente distintos. Estos quásares parecían estar unidos a galaxias cercanas a través de resplandecientes rastros de gas; algunas galaxias parecían estar deformadas por la influencia del paso de un quásar. El caso más llamativo, el de la galaxia NGC4319 y el aparentemente cercano quásar denominado Markarian 205, parecía mostrar un quásar con un desplazamiento hacia el rojo de un siete por ciento (lo cual es bastante bajo para un quásar) conectado por un puente de materia luminosa a una galaxia con un desplazamiento hacia el rojo más de diez veces inferior.
Desde entonces los astrónomos han eliminado virtualmente la posibilidad de que el puente sea una auténtica estructura física, y han llegado a la conclusión de que se trata de una ilusión óptica causada por una ligera superposición en la fotografía de los halos de los dos objetos. Muchos creen también que el universo contiene tantos millones de combinaciones galácticas que estas coincidencias visuales son inevitables. Arp sigue luchando sin embargo a favor del desplazamiento hacia el rojo no cosmológico, un áspero recordatorio a sus colegas de que el asunto de los quásares dista mucho de estar completamente resuelto.
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