Enfocar al infinito

El año pasado conté que en una foto de campo ancho, que abarcaba Orión, Tauro y parte de Erídano, había rebuscado un quasar (se dice cueisar) sin éxito. No podía dejar pasar el verano sin volver a intentarlo, así que aproveché una noche bien oscura en Piedra del Águila, a donde acudí con mi amigo Diego para scoutear posibles sitios de observación del #GranEclipsePatagónico. Aquí está el resultado. Es medio increíble que uno pueda hacerlo con una camarita y un teleobjetivo. Enfocado al infinito.

En esta ocasión, en lugar de una lente gran angular, usé un teleobjetivo de 270 mm. Para seguir el movimiento del cielo tuve que usar, en este caso, una montura motorizada. Hice así 6 exposiciones de 2 minutos, que combiné en una imagen de 12 minutos de exposición. Este es el resultado, un campo de 5 grados en la zona de la estrella roja de tercera magnitud Gamma Eridani:

¡El quasar está ahí! Incluso pueden llegar a verlo si descargan la imagen para hacer zoom, aunque reduje la resolución para meterla aquí. Mejor muestro un recorte a resolución completa, y en negativo para que se note mejor:

Parece una estrella, obvio. Después de todo, quasar es una palabra inventada en la década del 60 para referirse de manera abreviada a estos quasi-stellar radio sources, que en ese momento eran de naturaleza misteriosa. Pero no es una estrella, es el centro extraordinariamente brillante de una galaxia muy lejana. ¿Cómo lo sabemos? Los astrónomos descomponen la luz que nos llega de los quasars en un arcoiris de colores. Esta figura muestra el espectro de PKS 0405-123. ¡Es muy distinto del espectro de una estrella! Una estrella brilla porque está caliente, así que su espectro es como el de un cuerpo negro. Su forma sería como las tres curvas en forma de joroba que aparecen en esta figura (outer, middle e inner). La línea casi recta que señalé como "no térmico" es inexplicable para una estrella. Hoy sabemos que la luz de los quasars viene del agujero negro central de algunas galaxias, alrededor del cual hay un disco de materia en órbita muy caliente (la parte "térmica", las tres jorobas de la figura), y dos grandes chorros "no térmicos" de materia y energía (radiación de sincrotrón) que el campo magnético del agujero negro proyecta desde sus regiones polares. Esta estructura, como se ve en la figura siguiente, puede tener distintas orientaciones, que corresponden a los distintos tipos de quasars observados. Aunque no veamos directamente estas componentes, en el espectro tenemos la información para deducir su existencia y medirlas.

PKS 0405-123 tiene una magnitud aparente de 14.9, muy muy tenue, y aun así es uno de los quasars más brillantes del cielo. Se encuentra a 7 mil millones de años luz. ¿Quéeee? ¿Siete mil millones de años luuuuz? Sí. Siete. Mil. Millones. De. Años. Luz. Sus fotones salieron de allí hace 5500 millones de años, mil millones de años antes de que existieran la Tierra o siquiera el Sol. Es además un blazar, que corresponde a un quasar que nos apunta directamente, desde tan enorme distancia, con uno de sus chorros de energía. Estamos mirando directamente a la garganta del monstruo en el centro de la galaxia. Si estuviéramos cerca podríamos verlo así:

La magnitud absoluta de PKS 0405-123 es un pasmoso -27.7. Considerando que la magnitud aparente del Sol es casi la misma (-26.7), esto quiere decir que si el quasar estuviera a 20 años luz, se vería tan brillante como el Sol. Repito: a 20 años luz el quasar brillaría como el Sol, durante las noches del verano austral el cielo sería celeste y no se vería ninguna estrella, y durante el invierno habría "dos soles". Aunque en realidad el chorro de radiación gamma esterilizaría la Tierra de tal manera que reíte de la lavandina y el alcohol al setenta por ciento.

Son tan fascinantes estos objetos que tendré que volver sobre ellos otro día.

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En Simbad hay más de 450 papers sobre este quasar.

El espectro de PKS 0405-123 está tomado del libro Exploring the X-ray universe, de Seward y Charles. El dibujo de las dos perspectivas de un quasar es de Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF. La representación artística es de DESY, Science Communication Lab.

Magnitud absoluta es la magnitud con la que se ve un objeto a 10 pársecs (32 años luz) de distancia.

P.D. pascual. Varios lectores quedaron intrigados por la distancia de 20 años luz, a la cual habría que poner el quasar para que lo viéramos brillante como el Sol. Algunos me lo hicieron saber educadamente, mientras que otros gritaron que había cometido un error, sin saber siquiera cómo había hecho el cálculo. Así que pongo aquí algunos detalles para los interesados, aunque no está en el espíritu de En el cielo las estrellas explicar absolutamente todo. Algo tiene que quedar para que calculen Uds., che.

La magnitud absoluta -27.7 del quasar está integrada en todo el espectro electromagnético, calculada a partir de mediciones hechas en una cantidad de bandas. Es lo que se llama magnitud bolométrica. Para convertirla en una magnitud absoluta visual hay que aplicar una corrección bolométrica. Para estrellas es relativamente fácil, ya que las estrellas son esencialmente cuerpos negros, y la corrección está estandarizada para cada clase espectral. Para quasars no es tan sencillo porque son objetos complejos, hay de distintos tipos, etc. De hecho, es un campo de investigación todavía abierto. Yo usé un valor razonable, basado en bibliografía: el flujo óptico es un 12% del total, lo cual da una corrección bolométrica de -2 magnitudes, llevando la magnitud absoluta del quasar de un valor bolométrico M_B = -27.7 a una óptica M_V = -25.7. La relación entre la magnitud absoluta y la aparente se puede escribir así: M = m - 5 log₁₀ d - 5, donde d es la distancia en parsecs. Esto da 6.3 pc, que son 20.5 años luz.

Referencias:
Risaliti & Elvis (2004), A panchromatic view of AGN.
Telfer et al. (2002), The rest-frame extreme-ultraviolet spectral properties of quasi-stellar objects.

El tanque y el quasar

Vamos a revisar un par de fotos de las sesiones que me ocuparon en enero mientras el Balseiro dormía. Para empezar ésta, con Orión, Tauro y las Pléyades cerniéndose sobre la vieja torre de agua y el edificio de la División Diseño Avanzado (cuyo revestimiento de piedra está pleno de amonites, no se lo pierdan cuando visiten el Centro Atómico Bariloche).

Procesando esta foto me di cuenta de que cerca del ángulo superior izquierdo, que se moja en la constelación del río Erídano, había un quasar (se dice cuéisar) particularmente brillante: PKS 0405-12, de magnitud 14 y redshift z = 0.57, uno de los quasars más cercanos... ¡a 5000 millones de años luz! Sus fotones no sólo son de antes de los amonites, ¡son de antes de la Tierra!

Lo busqué y lo rebusqué, estirando los tonos de la imagen de una manera que no me animo a mostrar en público. No lo encontré. Con magnitud 14, no hay duda de que a través del telescopio lo habría pescado en el Erídano. Pero con la lente gran angular no llegué más que a magnitud 11 más o menos. Lástima.

La noche siguiente volví al Centro Atómico, pero esta vez en lugar de fotografiar los edificios vacíos bajo el cielo estrellado me dediqué a los cielos profundos, haciendo algunas fotos de larga exposición con un teleobjetivo. Con 65 fotos de 15 segundos capturé esta imagen de una de mis galaxias favoritas, la Moneda de Plata en el Escultor:

El que mire con atención verá que hay más de una nebulosidad en esta imagen:

La más brillante es NGC 253, la Moneda de Plata, preciosa espiral de canto. Está a 11 millones de años luz. Los amonites ya estaban extintos. A la misma distancia (forman parte del mismo cúmulo de galaxias) está NGC 247, en la constelación de la Ballena (las ballenas sí existían hace 11 millones de años). La otra nubecita conspicua, a la izquierda de NGC 253, no es una galaxia: NGC 288 es un cúmulo globular, bien lejano pero dentro de nuestra propia galaxia. Está más o menos a la misma distancia que el centro galáctico, pero aquí estamos mirando casi exactamente hacia el polo sur de la Vía Láctea. Otras dos galaxias que marqué, en cambio, sí son lejanas: NGC 177 y 172, también espirales de lado, de magnitudes 14 y 15 (como el fallido quasar de Erídano).

La sorpresa fue que nuevamente, casi en el borde, había un quasar de regalo: Q0043-2923, de magnitud 15 y redshift 0.9, ¡10 mil millones de años luz! ¿Lo querés en kilómetros? Son

95 000 000 000 000 000 000 000 km

Tremendo. Hice un recorte, porque achicado no se debe ver nada:

Los quasars son galaxias, o mejor dicho, son los núcleos muy activos de algunas galaxias, como el de M87 donde está el famoso agujero negro. Sólo que el inmenso chorro de materia y energía apunta directamente hacia nosotros, y por eso logramos verlos a través de abismos de espacio y tiempo. Los vemos como estrellas: eso significa quasar, quasi stellar radio source, si bien el Telescopio Espacial Hubble logra discernir en algunos casos la (mucho más tenue) galaxia que los aloja.

Mi alegría no duró mucho, ya que revisando la información sobre Q0043-2923 me encontré con que Gaia había medido su paralaje: 0.7 milisegundos de arco, que son 4 mil y pico años luz. ¡No era un quasar! Así lo cita Simbad: "Misclassified QSO in some references". Convencido de que también Gaia se puede equivocar (las clasificaciones se hacen automáticamente hoy en día) traté de encontrar un espectro, que delataría si se trata de una estrella o un quasar. El recentísimo Million Quasars Catalogue, Version 6.2 (22 May 2019), que usa abundantes datos de Gaia, todavía lo cita como quasar cierto, con "espectro de líneas anchas dominado por el núcleo". La referencia que dan de su redshift es una tesis de 1987, pero no encuentro los espectros.

Me queda alguna esperanza. ¿Será o no será? 

Eclipse de quasar

Cuando se los descubrió, en Cambridge en la década de 1960, los quasars causaron perplejidad. Eran fuentes de radio con una contraparte visible similar a una estrella. El más brillante era 3C 273, que se ve así en luz visible:

Brillaba como una estrella de magnitud 12.9 (visible en un telescopio de aficionado) pero su brillo en radio era inusual. Rápidamente le hicieron un espectro, y resultó que mostraba líneas atómicas también inusuales. Maarten Schmidt, del observatorio Mt. Wilson, se pasó un año mirando fijo el espectro, hasta que se dio cuenta de que las líneas eran la bien conocida "serie de Balmer" del hidrógeno, sólo que en longitudes de onda incorrectas:

Las líneas azules a ultravioletas estaban en el medio del visible, y la roja (la hache-alpha) estaba en el infrarrojo. Todas las longitudes de onda estaban estiradas un 16%. ¿Cómo podía ser? Por efecto Doppler, sería una estrella moviéndose al 16% de la velocidad de la luz, algo absurdo. La única explicación lógica era que el corrimiento al rojo fuese por la expansión del universo (algo no tan aceptado hace 60 años como ahora), y que por lo tanto estuviese a 2500 millones de años luz de nosotros, una distancia inmensa. 

A esa distancia, para brillar en el cielo con magnitud 12.9, el quasar debía tener una luminosidad 200 veces mayor que una galaxia entera como la Vía Láctea. ¿Cómo podía ser eso? Era tan luminoso, que si estuviese a 20 años luz del sistema solar, brillaría como el Sol. ¡En las noches de invierno austral el cielo sería celeste! ¡En primavera, con el Sol en Virgo, habría en el cielo como dos soles! Esto es de por sí impresionante, pero si les digo que las fluctuaciones de brillo que se observan indican que el objeto es del tamaño del sistema solar, se te vuela la cabeza.

Hoy sabemos que los quasars son los núcleos brillantes de ciertas galaxias, donde un agujero negro gigante está destruyendo materia a gran velocidad, lo que produce mucha radiación electromagnética en todo el espectro. ¿Cómo son esas galaxias? Son difíciles de ver, porque las abruma el brillo del quasar que tienen en el medio, como se ve en la foto de arriba. Recientemente, usando el Telescopio Espacial Hubble, lograron hacer una foto notable de 3C 273 eclipsando artificalmente el quasar:

Finalmente se puede ver la galaxia alrededor, con un montón de detalles. Los astrónomos distinguen lo que parecen ser galaxias satélites cayendo hacia el agujero negro central. Es la mejor imagen que tenemos de la galaxia que alberga un quasar. En las imágenes también se observa claramente el jet, el chorro de materia y energía que surge del quasar (similar al que hemos comentado recientemente en galaxias cercanas), con una parte brillante y visible incluso en la imagen del principio (sin el eclipse), y una parte más tenue y cercana al núcleo de la galaxia, antes invisible. Las observaciones del Hubble abarcan más de 20 años en este objeto, de manera que pudieron observar su movimiento, a esa enorme distancia. Las partes más lejanas del centro se mueven más rápido que las más cercanas, como si hubiera una aceleración. El jet brillante, vale la pena decir, es dos veces más largo que el diámetro de la Vía Láctea.

¿Cómo es el instrumento que permite hacer estas imágenes? Se llama Space Telescope Imaging Spectrograph, es decir, es un espectroscopio, no un coronógrafo. Pero delante de la cámara tiene una máscara, que es esencialmente una chapita con varias patitas, que permiten bloquear la luz selectivamente. En un apéndice del paper muestran algunas de las imágenes crudas, junto a un diagrama de la máscara:

Haciendo imágenes rotadas en varias direcciones lograron hacer la imagen con una resolución extraordiaria. Muy ingenioso. Espero que lo vuelvan a usar. 

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El paper es Ren et al., 3C 273 host galaxy with Hubble Space Telescope Coronagraphy, A&A 683:L5 (2024). De allí son las imágenes de quasar eclipsado. La imagen del quasar sin eclipsar, también es de NASA/ESA/HST. El espectro viejo de 3C 273 (creo que es el original que hicieron Maarten Schmidt y Tom Matthews) viaja por la web; esta es una versión anotada.

Un quasar cuasi estelar

Los quasars aparecen por acá cada tanto, así que ya saben: son los núcleos de galaxias activas, donde un agujero negro supermasivo se está dando un festín de materia, y entonces emite dos poderosos chorros de materia y energía. Ah, y se dice "cuéisar". Cuando uno de los chorros apunta hacia nosotros, se lo ve desde la Tierra como una fuente de radio inusual, tan pequeña que parece una estrella. De ahí el nombre: quasi stellar radio source, o fuente de radio casi estelar. El telescopio Webb se está dando una panzada de quasars lejanos. ¿Y cómo se ven las estrellas en el telescopio Webb? Con seis puntas (más dos chiquitas). Así que un quasar también se ve así. En este campo profundo vemos un montón de galaxias (hay más de 20000 en la imagen entera) y una sola estrella... sólo que la estrella también es una galaxia. Es un quasar:

Me impresionó, ¡realmente parece una estrella! Se trata de J0100+2802, un quasar ultraluminoso y muy lejano (z = 6.327, o sea 12800 años atrás, 28 mil millones de años luz de nosotros), recientemente estudiado en el progama EIGER. Es tan brillante que algunos astrónomos sospechaban que tal vez estaba siendo magnificado por alguna lente gravitacional entre él y nosotros. Pero tanto las observaciones hechas con el Hubble, como ahora las del Webb, parecen indicar que no, que se brillante porque es brillante nomás.

El espectro, obtenido con Webb y otros instrumentos, permite calcular la masa del agujero negro central: 10¹⁰ masas solares. Esto lo pone entre los mayores conocidos. Es unas 10 veces más pesado que el enorme agujero negro de M87, pero está en un universo mucho más joven, cuando las galaxias habían evolucionado, chocado y fusionado con otras mucho menos que las de ahora.

EIGER (Emission-line galaxies and Intergalactic Gas in the Epoch of Reionization) es uno de los varios proyectos simultáneos como otros que ya hemos comentado, que buscan caracterizar el espacio profundo, lejano y antiguo, que recién el Webb nos permite observar. En trabajos compañeros de éste presentan una gran población de galaxias en pleno proceso de ionizar el tenue gas intergaláctico, en el mismo campo que el quasar. Desentrañar cómo se produjo esa ionización (que hoy en día es completa) es uno de los objetivos del Webb. Este estudio parece indicar que fueron las galaxias (con sus estrellas), y no los quasars, las que produjeron la mayor parte de la ionización.

Les dejo también la foto entera, un cachito de 6.7 minutos de arco de cielo (un quinto de Luna) en la frontera entre Piscis y Andrómeda, con las veinte mil galaxias y un puñado de estrellas de nuestra propia galaxia, y el súper quasar en el medio, con pinta de estrella roja:

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El paper del quasar es: Eilers et al., EIGER III. JWST/NIRCam observations of the ultra-luminous high-redshift quasar J0100+2802, arXiv:2211.16261v2 (2023).

La cosa más grande

La Tierra es tan grande que hasta el día de hoy hay gente que cree que es plana. El Sol es mucho más grande: en él cabrían un millón de Tierras. Aun así, una estrella es una mota de polvo en la galaxia. Y si bien la Vía Láctea es una galaxia grande, las hay mayores. Los cúmulos de galaxias, naturalmente, son todavía más grandes que las galaxias mismas. ¿Cuál será la cosa más grande? ¿La más grande de todas? ¡Sin decir "el universo", eh!

Bueno, depende un poco de qué se entienda por "cosa", por supuesto. En la reciente conferencia Distant Galaxies from the Far South, George Becker, de la Universidad de California, nos mostró su observación de lo que podría ser la cosa más grande:

Este gráfico muestra un espectro, obtenido con el telescopio VLT, del lejano quasar (se pronuncia cuéisar, otro día cuento lo que son) con el raro nombre ULAS J0148+0600. Está tan lejos (z = 5.98, dice ahí) que su luz fue emitida hace 12800 millones de años, en un universo "infantil" muy distinto del actual. Estos quasars lejanísimos resultan ser una herramienta ideal para los astrónomos que investigan el espacio entre las galaxias, ya que su radiación tuvo que atravesar tooooooodo ese espacio intermedio hasta llegar hasta nosotros. Y, en el camino, esa luz sufre transformaciones según lo que va encontrando. Esta ilustración permite entenderlo mejor:

La idea es que, a medida que viaja por el espacio, la luz emitida por el quasar va encontrando hidrógeno a distintas distancias. El hidrógeno es un buen emisor y absorbedor de una radiación ultravioleta bien conocida: la línea alpha de Lyman, correspondiente a la transición entre el nivel más bajo de energía de su electrón y el inmediato superior. Es un color ultravioleta de 121 nm (nanómetros, la luz visible está entre 400 y 700 nm).

Pero claro: esos 121 nm son medidos en el laboratorio. Las galaxias y los quasars muy lejanos, debido a la expansión del universo, tienen su radiación muy corrida hacia el rojo, hacia las longitudes de onda larga. Es un efecto similar a cuando escuchamos un auto que se aleja, que se escucha más grave: iiiiiiiiiiuuuuuúmmm... Grave, en luz, es rojo. Por eso en la ilustración vemos la línea de emisión Ly-α del quasar a casi 500 nm (5000 Angtroms, en el verde). A propósito: esas líneas fueron un misterio cuando se descubrieron los quasars, hasta que los astrónomos se convencieron de que eran líneas ultravioletas extremadamente corridas hacia el rojo, lo cual indicaba enormes distancias.

Si llegaron hasta acá, no aflojen. ¿Qué es esa parte toda peluda a la izquierda del pico de emisión del quasar? Son líneas de absorción también de Ly-α ¡Pero están a longitudes de onda diferentes! Claro, porque el gas que las produce (absorbiendo otra radiación del quasar, esa línea quebrada roja), ya sea en forma de galaxias o gas intergaláctico, está más cerca nuestro, y por lo tanto su corrimiento al rojo no es tan extremo. Esa luz viaja y viaja y viaja, y en cada parte de su viaje pierde un cachito de intensidad a longitudes de onda que se van acercando al ultravioleta. El resultado es ese bosque de rayas verticales que, apropiadamente, se llama la Lyman forest. En la ilustración se muestra cómo una galaxia, que es un objeto grande, produce un "claro" en esta selva, correspondiente a su tamaño. En este sitio hay una versión animada de esta figura, que lo explica todavía mejor.

Pongo de nuevo la figura de Becker, esta vez donde muestra una selva de Lyman típica (negra, otro quasar a la misma distancia, pero cuya luz evidentemente corre otra suerte) además de la que atraviesa la cosa más grande (roja):

El claro en el bosque se produce entre redshift (z) casi 5.9 hasta 5.5. Esto permite calcular el tamaño del objeto responsable de la absorción de la luz quasárica: 160 megaparsecs. ¡La luz ultravioleta del quasar tardó 500 millones de años en atravesarla! La Vía Láctea mide 0.03 megaparsecs. Un cúmulo de galaxias mide entre 2 y 10 megaparsecs. 160 megaparsecs es, probablemente, la cosa más grande. De todas.

¿Y qué es? No lo sabemos. De hecho, la charla de Becker fue precisamente acerca de sus esfuerzos para entender este objeto, no simplemente para mostrarnos su existencia. Ojo: "No lo sabemos", para un científico, no quiere decir que no tiene una explicación sino todo lo contrario: tiene muchas. Y no sabe cuál, o cuáles, son correctas. Becker ha descartado algunas, y tiene su candidata prometedora: que se trata de una enorme fluctuación de densidad de hidrógeno intergaláctico, que en esa edad del universo está siendo ionizado por las primeras galaxias de manera muy heterogénea. Y ha mostrado sus observaciones de la distribución de galaxias a su alrededor, que supone sirve para trazar la densidad del gas. Es una explicación posible, pero no definitiva. Lo que sí es cierto es que ese objeto inmenso, impensable, escalofriante, existe.

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Las tres figuras de Becker están tomadas de su charla en Distant Galaxies from the Far South (disponibles en la web de la conferencia). La ilustración de la selva de Lyman es de Barnes et al. Ly-a and Mg II as probes of galaxies and their environment, Pub. Astr. Soc. Pacific, 126:969-1009 (2014).

El Enterprise y el quasar

Captain's log, stardate 2821.5. En route to Marcus III with a cargo of medical supplies. 

Our course leads us past Murasaki 312, a quasar-like formation. 

Big, undefined: priceless oportunity for scientific investigation.

Capt. James T. Kirk, The Galileo Seven, Star Trek

Fue en el capítulo 16 de la primera temporada de la serie original, emitida en 1967. Desde el puente del Enterprise el quasar (ya saben: cuéisar) se veía así.

Los primeros dos quasars, 3C 48 y 3C 273, fueron descubiertos a fines de los años 50 durante un relevamiento de radio de todo el cielo usando el gran radiotelescopio de Jodrell Bank, en Inglaterra, que fue durante muchas décadas el mayor radiotelescopio orientable del mundo (la designación 3C corresponde al catálogo Third Cambridge que compilaron, publicado en 1959). Eran fuentes de radio muy compactas, similares a estrellas, pero sin una contraparte visible. Les empezaron a decir quasi stellar radio sources, QSRS, que si uno lo dice rápido se convierte en quasars.

En 1960 Allan Sandage de Monte Palomar (uno de los astrónomos más influyentes del siglo XX), junto con el radioastrónomo Thomas Matthews, lograron identificar en la posición de 3C 48 un objeto visible, de magnitud 16 y de aspecto estelar rodeado de una tenue nebulosidad. Su espectro mostraba líneas de emisión anchas en longitudes de onda inusuales. En 1962 Maarten Schmidt de Caltech, también con Matthews, logró un espectro de 3C 273, también inusual pero con las líneas en otras posiciones. Schmidt se pasó un año mirando el espectro, hasta que se dio cuenta de que cuatro de las líneas parecían ser de la serie de Balmer del hidrógeno, las β, γ, δ y ε, pero estiradas un 16%. Consultó con John Oke de Mount Wilson, que había hecho un espectro infrarrojo, y encontraron la línea roja α (la famosa H-alpha, para los aficionados) escondida en el infrarrojo, también corrida 16%. Cuando buscaron algo similar en 3C 273 encontraron el espectro del hidrógeno corrido un 37%. Semejantes corrimientos al rojo delataban velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo, algo imposible para cualquier estrella de la galaxia. Todos estos resultados se publicaron simultáneamente en Nature en 1963, en cuatro papers consecutivos.

Un corrimiento al rojo tan intenso se podría producir de tres maneras. Podía ser un efecto relativista en objetos muy compactos, con una gravedad muy intensa. Pero el ancho de la líneas espectrales no era compatible con esta explicación. O podían tener una velocidad enorme (más del 15% de la velocidad de la luz, impensable a menos que fueran flotas alienígenas con el pedal warp a fondo). La explicación más lógica era que fuesen extragalácticos, extremadamente lejanos, y que su redshift fuera cosmológico, debido a la expansión del universo (no tan aceptada hace 60 años como hoy). El principal inconveniente era su brillo óptico: a la distancia necesaria correspondía a cientos de veces la luminosidad de una galaxia grande.

Para 1965 se habían publicado 9 redshifts de quasars, comparables a los de los primeros dos. También en 1965 Sandage anunció el descubrimiento de una población de objetos parecidos a quasars, pero silenciosos en radio, con corrimientos al rojo aun mayores. ¿Qué eran estos objetos tan raros? En 1967 un artículo en Nature del Astrónomo Real Sir Francis Graham-Smith empezaba así:

Quasars create more problems than they solve. How can such small star-like objects emit such large quantities of energy? Why do their spectra show such anomalously high red-shifts? How are they related to radiosources and visible stars?

¡Quasars! Irresistibles, para Mr. Spock.

Un descubrimiento crucial llegó con los primeros telescopios de rayos X (el primer telescopio de rayos-X se llamó Uhuru, un nombre sorprendentemente similar al de la Teniente Uhura, la especialista en comunicaciones del Enterprise). Las observaciones de rayos X mostraban variaciones de intensidad en el término de días. Las galaxias no hacen eso, no pueden hacerlo. Fueran lo que fuesen, los quasars tenían que ser objetos pequeños, no más grandes que lo que la luz recorre en un día, o sea del tamaño del sistema solar. De otro modo no se podría ver una variación coherente de todo el objeto; unas partes se harían más brillantes que otras, y sus efectos se borronearían y cancelarían. A partir de la década del 70 se consolidó la imagen que tenemos ahora de los quasars como objetos complejos, formados por un disco de materia caliente, muy polvoriento, alrededor de un agujero negro gigante, con dos chorros de materia y radiación muy energéticas surgiendo en forma polar. Algo así:

Vistos desde distintas orientaciones estos objetos, gigantes con respecto a las estrellas pero pequeñísimos comparados con las galaxias que los alojan, explican los distintos tipos de quasars, blazars, BL Lac's, OVV's y todo tipo de AGN's (núcleos galácticos activos). En la versión remasterizada de Star Trek trataron de modernizar el aspecto de Murasaki 312, usando algo que parece sospechosamente la Gran Nebulosa de Orión con un agujero negro activo dentro:

En el capítulo entran al quasar 6 tripulantes a bordo del Galileo Seven: tres buzos azules, dos rojos y dos amarillos. ¿Quénes mueren? Fascinante.

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El espectro de 3C 273 está tomado de este interesante artículo: Hazard et al, The sequence of events that led to the 1963 publications in Nature of 3C 273, the first quasar and the first extragalactic radio jet, Publications of the Astronomical Society of Australia 35:e006 (2018).

Las imágenes de Star Trek son probablemente de ViacomCBS, aunque andá a saber. La versión artística de un quasar, ay, no me acuerdo de quién es. Para mí que es del ESO.

Protocluster

La materia del universo, en la era estelífera en que vivimos, está organizada en estrellas (como el Sol), galaxias (que son sistemas de estrellas), cúmulos de galaxias (que son sistemas de galaxias), y supercúmulos (que son sistemas de cúmulos de galaxias). No hay estructuras más grandes, no hay "cúmulos de supercúmulos". La jerarquía se detiene allí, y llena el universo formando una especie de espuma, con grandes vacíos entre los supercúmulos y filamentos que los conectan. ¿Cómo llegó el universo a ser así? Tenemos dos herramientas para saberlo: primero, la física, capaz de describirnos matemáticamente la evolución del universo porque las leyes de la física son las mismas en todos lados y en todo momento. Segundo, Francia. Y tercero, la observación, porque la física es una ciencia empírica. El telescopio Webb está acumulando rápidamente las observaciones que servirán para entender la primera fase de la formación de esta estructura.

Este es el cúmulo Pandora, nombre informal de cúmulo Abell 2744, en la constelación de Sculptor. Es un supercúmulo, formado por al menos cuatro cúmulos menores (en este recorte se distinguen a simple vista al menos dos agrupamientos de las galaxias blancas que lo forman). Está a 4 mil millones de años luz de nosotros, así que lo vemos tal como era cuando la Tierra estaba recién formada en el sistema solar primitivo, y tal vez ya tenía alguna forma de vida rudimentaria. Es un objeto fascinante en sí mismo, pero no es lo que quería mostrar. 

Una grupo de astrónomos ha usado el cúmulo Pandora como si fuera unos anteojitos delante del Webb, para observar un sistema de galaxias aún más lejanas. Están marcadas en este recorte:

Esos cinco recuadritos encierran siete galaxias, siete galaxias extremadamente rojas, extremadamente lejanas, extremadamente antiguas:

Estas galaxias tienen un redshift confirmado espectroscópicamente de 7.9, lo cual se traduce en una distancia de casi 30 mil millones de años luz de nosotros. Más apropiadamente, vale decir que los vemos tal como eran hace 13100 millones de años, apenas 650 millones de años después del Big Bang. En esa temprana era del universo, de todos modos, ya tenemos esas 7 galaxias ligadas gravitacionalmente, interactuando, y en camino a convertirse, hoy en día, en un cúmulo como el de Virgo (ellos lo comparan con el de Coma, pero nunca hablé de él en el blog). Es un protocúmulo. La masa total estimada en las siete galaxias es más o menos la mitad que la de la Vía Láctea solita. Unas 10 mil veces menos que la masa que deben tener hoy en día. En esa temprana época todavía les estaba lloviendo hidrógeno primordial, y seguramente les faltaba fusionarse con otros grupos vecinos. Las vemos separadas en la foto, pero teniendo en cuenta el efecto de magnificación que produce el Pandora, resulta que están apretaditas en una región de sólo 200 mil años luz (dos vías lácteas).

Esta observación es parte de uno de los ambiciosos programas de observaciones profundas del Webb, llamado GLASS-JWST, y está contada en el paper XIV de sus "resultados iniciales". Los espectros se obtuvieron con exposiciones de menos de 5 horas. El Webb es tremendo. 

Coincidentemente, también se publicaron resultados iniciales de otro de los programas que observan el universo temprano: ASPIRE. En este caso se trata del componente que complementa a los cúmulos en la formación de la espuma de materia cósmica, conectándolos: un proto-filamento:

Las galaxias que lo forman están marcadas con circulitos. En uno de ellos (el que indica la flecha) hay además un quasar (sean buenos y digan cuéisar, más que nada para mandarse la parte). El quasar es el núcleo activo de una de las galaxias: un agujero negro gigante con un chorro de materia y energía, tan pequeño en comparación con las galaxias que en la foto del Webb tiene las 6 puntas características de las estrellas (quasar significa "quasi stellar", if you know what I mean). Vemos este filamento poco después de que comenzó a formarse, 800 millones de años después del Big Bang:

Hoy, como el otro, debe ser pesado como cualquiera de los cúmulos que vemos a nuestro alrededor.

Estos no son los primeros protocúmulos que se conocen. El de GLASS, por ahora, es el más antiguo. Pero esos récords son efímeros e irrelevantes: lo importante es acumular sus observaciones, entender cómo funcionan como población dinámica, y usarlos para mejorar los modelos matemáticos que nos dirán cómo el universo llegó a ser como es. 

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El primer paper es Morishita et al., Early Results from GLASS-JWST. XIV. A Spectroscopically Confirmed Protocluster 650 Million Years after the Big Bang, ApJL 947:L24 (2023).

El segundo es: Wang et al., A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): JWST reveals a filamentary structure around a z=6.61 quasar, ApJL 951:L4 (2023).

Al fondo del blazar

Hace poco conté sobre el extraordinario quasar (se dice cuéisar) PKS 0405-123, y mi exitosa fotografía, que para mí estableció un récord a 7 mil millones de años luz. Coincidentemente se publicó un artículo sobre otro quasar famoso, 3C 279. También es un blazar (se dice bléizar), que son quasars que apuntan con su chorro de materia y energía casi exactamente hacia nosotros. 3C 279 está un poco más cerca, a 5 mil millones de años luz, pero es mucho más tenue visualmente. Es famoso porque su señal fluctúa muy rápidamente, especialmente en radio, en una escala de minutos (es un OVV, ya que estamos digan ouviví). Y como está en la constelación de Virgo, como M87, el Event Horizon Telescope aprovechó para observarlo durante la campaña de observación que en 2017 produjo la primera imagen del agujero negro supermasivo en su centro, que ya hemos comentado.

3C 279, como M87 y como todos los quasars, es una galaxia activa: su agujero negro central está rodeado de un gran disco supercaliente de materia, que produce grandes cantidades de energía en todo el espectro electromagnético. De este disco surge un gigante chorro de materia moviéndose a casi la velocidad de la luz, que se puede ver con radiotelescopios, y que el EHT logró resolver de manera exquisita, probablemente hasta el disco que rodea al agujero negro.

En la imagen se ve que el chorro, que surge de la parte más brillante arriba a la izquierda, tiene una estructura de partes más y menos brillantes. En los sucesivos zooms que se muestran se ven detalles cada vez más pequeños, y en la imagen de la derecha, que es la de más resolución, se ve que la región brillante está elongada en una dirección distinta que la del resto del chorro. ¿Por qué? Los autores del trabajo especulan acerca de varias posibilidades. Por un lado, parece que lo que estamos viendo es en parte el disco de acreción, y en parte la base del chorro. Por otro lado, resulta que 3C 279 está apuntando su chorro muy exactamente hacia nosotros (la característica de un blazar), con un ángulo de apenas 2° (a 5000 millones de años luz, es una buena puntería). Así que lo vemos con una fuerte perspectiva, y lo que nos parece un brusco cambio de dirección puede ser en realidad un quiebre suave. No están seguros, o no se ponen de acuerdo porque son muchos:

La resolución de esta imagen es de unos extraordinarios 20 microsegundos de arco, comparable a la de Gaia, y es como ver una pelota de tenis en la Luna. A la distancia de 3C 279 esta resolución equivale a un poco menos de medio año luz, que son unas 800 veces el tamaño del agujero negro, cuya masa es de casi 1000 millones de masas solares.

Tan sorprendente como la foto es el hecho de que, a lo largo de la semana que duró la observación, esta enorme estructura se movió. Es interesante verlo en esta brevísima película, donde se aprecian bien las distintas estructuras, y al final se muestra el movimiento del jet:

La observación permite calcular que esa parte del chorro se mueve al 99,5% de la velocidad de la luz (¡casi el mismo porcentaje de coronavirus que mata el Lysoform!). Si uno lo lee en el paper dice que se mueve a 15 o 20 veces la velocidad de la luz, lo cual puede dejar perplejo a más de un relativista aficionado. Pero se trata de velocidades aparentes, de nuevo debidas a la perspectiva, que pueden resultar mayores que la de la luz. Tal vez algún día lo cuente con más detalle.

Las observaciones del Event Horizon Telescope recién están empezando. Ya nos han dado la imagen del agujero negro central de M87 y la del jet del blazar 3C 279, y cualquier día de estos nos mostrarán la de Sgr A*. Imagino un futuro fascinante para este telescopio del tamaño del planeta.

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El paper es Kim et al., Event Horizon Telescope imaging of the archetypal blazar 3C 279 at an extreme 20 microarcsecond resolution, Astronomy and Astrophysics (2020). https://doi.org/10.1051/0004-6361/202037493. La nota de prensa está aquí.

La representación artística del quasar es de ESO/M. Kornmesser (http://www.eso.org/public/images/eso1122a/) CC-BY.

M87: la película

Esta semana la NASA organizó la Black Hole Week, un evento mundial creado para celebrar uno de los objetos astronómicos que más captura la imaginación de la gente. Me enteré tarde, pero aquí nos unimos hoy. La celebración coincide con el aniversario del anuncio, el 10 de abril de 2019, de la imagen lograda por el telescopio más grande del mundo (el Event Horizon Telescope, EHT) del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la galaxia gigante Messier 87, en el cúmulo de galaxias de Virgo. La imagen es una reconstrucción hecha a partir de registros simultáneos de ocho radiotelescopios distribuídos por todo el mundo, logrando una resolución espacial sin precedentes. Si alguien te dice que eso no es una foto, recordá que las que sacás con el celular también son una reconstrucción matemática de los datos recolectados por un sensor de radiación electromagnética. La diferencia está en detalles técnicos. Así que es una foto. Es ésta:

El disco oscuro central mide 20 microsegundos de arco (una pelo a mil kilómetros), y es un 25% mayor que el "verdadero" agujero, el espacio de donde no puede escapar la luz. El anillo brillante alrededor no viene del agujero negro, por supuesto, sino del material supercaliente que existe a su alrededor, ya que M87* (se dice "eme ochenta y siete asterisco", o em-eighty-seven-star) es como un quasar ("cuéisar"). Hasta podemos ver (y lo hemos fotografiado nosotros mismos) el chorro de materia y energía que surge de sus proximidades. El propio EHT ha fotografiado el movimiento del chorro que surge del quasar prototípico 3C 279, que también mostramos en 2020.

Cuando comentamos el evento en 2019 dijimos que las observaciones correspondían a 4 días distintos en 2017, y que también se había registrado la polarización de la radiación para reconstruir el campo magnético, que en estos objetos juega un rol organizando el flujo de materia y energía. Y los dos hechos han dado lugar a nuevos descubrimientos. 

En septiembre de 2020, en plena pandemia de covid-19, la foto de M87* se convirtió en una minipelícula de pocos fotogramas, que muestra el movimiento del material alrededor del agujero negro:

La imagen de alta resolución de 2017 (usando el EHT completo) se ha usado como patrón para reconstruir las imágenes tomadas, de manera preliminar, con menos componentes en años anteriores. Obviamente, el resultado es conjetural, y depende de una cantidad de suposiciones acerca del objeto (su momento angular, por ejemplo), pero sirve de muestra de las posibilidades del instrumento. En el futuro podremos ver el verdadero movimiento del anillo de materia en escala de días. 

Tan extraordinaria como esta película es la reconstrucción del campo magnético, publicada hace pocos días. La imagen de portada es preciosa, artística pero basada en las verdaderas observaciones. No es en absoluto comparable a las fotos de arriba: el EHT no tiene la resolución suficiente para obtener esta imagen. Los filamentos que vemos en la parte brillante se supone que son chorros de plasma en el disco de acreción del agujero negro. El plasma es materia eléctrica cuyo movimiento produce y a la vez obedece a los campos magnéticos, cuya dirección e intensidad puede medirse en la polarización de las ondas de radio observadas. La verdadera imagen es mucho menos atractiva, pero es de destacar que se puede observar el movimiento en los cuatro días de observación de 2017:

La medición, indirectamente, permitió calcular la tasa a la cual el material del disco está cayendo dentro del agujero negro. No parece mucho, pero no sé cuánto me esperaba: son unos dos Júpiters por año, o un par de Tierras por día. Gulp.

El campo magnético observado es decepcionantemente tenue: entre 1 y 30 Gauss, no mucho mayor que el campo magnético en la superficie terrestre. Pero claro, extendido por un espacio inmenso, es una energía enorme.

Seguimos esperando las imágenes del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra propia galaxia. Es muchísimo más chico que el de M87, de manera que aunque está mucho más cerca, es más duro de pelar. Pero el EHT tiene sin duda un futuro prometedor y veremos cosas fascinantes en el futuro cercano.

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Las imágenes son de los papers que cuentan los descubrimientos:

Wielgus et al, Monitoring the morphology of M87* in 2009–2017 with the Event Horizon Telescope, ApJ 901:67 (2020).

The Event Horizon Telescope Collaboration et al., First M87 Event Horizon Telescope results. VII. Polarization of the ring, ApJL 910:L12 (202).

The Event Horizon Telescope Collaboration et al., First M87 Event Horizon Telescope results. VIII. Magnetic field structure near the event horizon, ApJL 910:L13 (2021).

Temporada de galaxias

El otoño es temporada de galaxias en el hemisferio sur (y de hongos, y de membrillos, y de choclos, y de uvas...). ¿Por qué? Porque en el universo cercano (hasta unos 50 millones de años luz, ponele), hay una abundancia de galaxias que están en un plano, llamado plano supergaláctico (un nombre excelente, fijensé). Muchas de las galaxias preferidas de los aficionados, brillantes y grandes como para observar y fotografiar, están en este plano. Por supuesto, hay también galaxias en otras direcciones. Como las hojas de los árboles en esta época: hay todavía hojas en los árboles, pero la mayor parte están en el suelo, en un plano.

¿Por qué es así? No lo sé, y no sé si alguien lo sabe. Las galaxias de este plano forman parte del supercúmulo de Virgo*, una enorme estructura del universo que contiene a nuestro grupo local de galaxias, al gran cúmulo de Virgo (que le da el nombre), y a un centenar de otros cúmulos y grupos menores. A gran escala, la distribución de galaxias forma una especie de "espuma" con las galaxias distribuídas en las paredes de las burbujas, y con grandes vacíos en medio. Nuestro supercúmulo seguramente forma parte de una de estas paredes, y la vemos a nuestro alrededor como un plano (porque una esfera, de cerca, parece plana).  

El plano supergaláctico sirve para definir un sistema de coordenadas, que a veces se usa en estudios de la distribución de galaxias. Se llaman, naturalmente, coordenadas supergalácticas (todo lo que tiene "súper" en el nombre tiene garantía marketinera de sobrevivir). El plano supergaláctico define el "ecuador" de este sistema de coordenadas, y en Stellarium se lo puede graficar:

El plano supergaláctico aparece aquí como una línea más gruesita, marcado con el cero de latitud supergaláctica (obvio, es un "ecuador"). Fíjense que está inclinado casi 90 grados con respecto al plano de la Vía Láctea. Como se ve en la imagen, en esta época vemos la parte que contiene a muchas galaxias que hemos visitado en el blog: Centauro A, NGC 4945, Messier 83, la del Sombrero, las del cúmulo de Virgo, y el Triplete de Leo. 

Cuatro de estas galaxias están casi en una línea apenas zigzagueante a lo largo del plano supergaláctico. Son las principales de un grupo de galaxias cercano al nuestro, llamado Grupo de Centauro A/M83:

La línea va desde NGC 4945 hasta M83, abarcando unos 20 grados en el cielo. Es un gran pedazo de cielo, y parece mentira que las cuatro formen parte del mismo grupo, con sus destinos ligados gravitacionalmente como la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda. Están a unos 12 millones de años luz, y 20 grados a esa distancia son apenas 4 millones de años luz, un poco más que nuestra distancia a M31. Así que están realmente cerca entre sí. Desde cualquiera de ellas, nuestro Grupo Local se vería como nosotros las vemos a ellas en el cielo. 

Los astrónomos tienen la suerte de que varias de estas galaxias son notables. NGC 4945 tiene en su centro uno de los núcleos galácticos activos más cercanos (es una galaxia activa tipo Seyfert, una especie de quasar visto de costado). Centauro A es una maravilla: es la radiogalaxia más cercana (es una galaxia activa de tipo BL Lac, con dos chorros de materia y energía que emiten radio y rayos X que se extienden como un millón de años luz desde el centro), y tiene un aspecto peculiar: un halo de galaxia elíptica con una franja de polvo oscuro que la cruza (una especie de hamburguesa vista de costado). Messier 83 es la más cercana espiral barrada, que nos da una idea de cómo se vería la Vía Láctea desde afuera. NGC 5102 es la más normalita de todas, una galaxia lenticular vista de lado, con una pequeña franja de polvo que la resolución de mi foto no alcanza a capturar. Pero su proximidad casual a la estrella Iota Centauri (de nuestra galaxia, un millón de veces más cercana) la vuelve encantadora igual. 

Por supuesto, el ecuador supergaláctico tiene otra mitad, que desde nuestras latitudes podemos ver en primavera. No es tan intresante como la que vemos en otoño, pero la gran galaxia NGC 253, la galaxia de Sculptor, está allí, así como su vecina NGC 300:

 

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* El supercúmulo de Virgo, o supercúmulo local, abarca un centenar de cúmulos y grupos (como nuestro Grupo Local). La estructura llamada Laniakea lo abarca, así como a varios supercúmulos vecinos. Pero, a diferencia de estos, no está ligada gravitacionalmente y se desarmará en el futuro. Estas estructuras, como se ve en el sondeo 2dF, no tienen bordes nítidos sino que forman un continuo de filamentos y burbujas. 

Constelaciones perdidas del sur

Durante la fugaz visita a Piedra del Águila, y durante la misma noche que hice la foto del quasar PKS 0405-123, hice también esta foto de las Nubes de Magallanes, perdidas en el tapiz de estrellas del cielo austral.

Las Nubes de Magallanes son galaxias satélites de la Vía Láctea, y seguramente serán fagocitadas por ella en el futuro. Están a 160 y 170 mil años luz de nosotros, y sus estrellas no se distinguen a simple vista. Las vemos como nubecitas difusas, y como magníficas galaxias en fotos y con instrumentos. Son la envidia de nuestros colegas aficionados del hemisferio norte, que no tienen nada siquiera parecido a esto.

Esta foto abarca un campo muy ancho en el cielo, unos 60 grados. Se ve aumentar la densidad de estrellas hacia arriba y la izquierda, porque allí empieza la banda de la Vía Láctea. La única estrella destacable en esta inmensidad es Canopus (arriba a la derecha), la estrella más brillante de la constelación de Carina y la segunda más brillante del cielo. Junto a la Nube Pequeña, lo que parece una estrella es el cúmulo globular 47 Tucanae, otra de las maravillas del cielo austral. Se le nota un color blanco cremita, carácterístico de las estrellas extremadamente antiguas de los cúmulos globulares. Canopus, por contraste, es una estrella blanco-azulada de tipo espectral A. Por lo demás, no se distinguen constelaciones en este mar de estrellas. Pero están ahí, a ver quíen las conoce:

No son los seres mitológicos que estamos acostumbrados a ver en el cielo de los pueblos de la Antigüedad clásica. Son bichos y cosas, constelaciones inventadas durante los viajes de descubrimiento del Renacimiento, o incluso la Revolución Científica y la Ilustración. Está Octans (el Octante), donde se encuentra el Polo Sur Celeste (sin estrella brillante que lo marque). A su alrededor el Pavo (donde también hay un líndo cúmulo globular), el Tucán, Hydrus (la Serpiente Acuática), Mensa (el cerro Mesa en Ciudad del Cabo), Volans (el Pez Volador), el Retículo (de un ocular de de Lacaille, mirá qué piola), el pez Dorado (¿el del Paraná?), el mutante Camaleón (donde vemos unas nubes oscuras, que forman parte de su complejo de formación estelar, el más cercano a nosotros), Apus (el Ave del Paraíso, aparentemente "sin pies"), la Mosca, Horologium (el Reloj de Péndulo) y Pictor (el Caballete del Pintor, aunque perdió el caballete del nombre en el camino). ¿Las conocías? El mapa de aquí al lado es la carta 49 de la Uranometría de Bayer, de 1603. La roté para que tenga más o menos la orientación de mis fotos.

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La foto es un stack de 11 frames de 120 segundos cada uno, F/2.8, menos darks, Canon T3i, Tokina 14-20 F2.0 sobre iOptron SkyTracker.

El chorro de M87

Vos nacistes pa' chorro como yo pa' hacer versos.

Celedonio Flores, Chorro

Si estuviera a mil millones de años luz estaría catalogada como quasar (sean cool y digan cuéisar). O como objeto BL Lac: fuente de radio variable y polarizada, intensa radiación no térmica en todo el espectro... Pero está aquí nomás, la vemos con binoculares, a 53 millones de años luz de nosotros en el cúmulo de galaxias de Virgo. Así que Messier 87 es simplemente una galaxia. Bueno, es una galaxia extraordinaria: la más grande en nuestra región del universo, y aunque su tamaño es apenas mayor que el de la Vía Láctea, su masa es cientos de veces mayor. Tiene unos 12 mil cúmulos globulares, a comparar con los 150 de la Vía Láctea.

Pero la característica más notable de M87 es que en su núcleo tiene un agujero negro gigantesco, 4000 millones de veces más pesado que el Sol (mil veces mayor que el de la Vía Láctea, Sgr A*). Recientemente el Event Horizon Telescope logró fotografiarlo, o más precisamente fotografiar la materia supercaliente a su alrededor, una imagen que ingresó inmediatamente al Hall de la Fama de la Astronomía.

También hemos comentado que estas galaxias tienen enormes chorros relativistas de materia superenergética, moviéndose al 99% de la velocidad de la luz o más, que surgen de la interacción entre el agujero negro central (y su campo magnético) y la materia a su alrededor. En nuestra comprensión actual de su funcionamiento, la inclinación de estos chorros hacia nosotros explica los distintos tipos: quasars, blazars, BL Lac's, OVV's, FSRQ's, AGN's... El chorro de M87 apunta casi hacia nosotros, pero no exactamente. Fue descubierto en 1918 por Heber D. Curtis en el Observatorio Lick: "A curious straight ray... apparently connected with the nucleus by a thin line of matter." Se extiende 20 segundos de arco desde el centro de la galaxia (que mide 20 veces más), así que no sólo es muy pequeño, sino que está superpuesto a la parte más brillante de la galaxia. Existe un solo reporte de una observación visual antes de los 90s: Otto Struve lo vio con el telescopio de 100 pulgadas de Mt. Wilson (claro, aluminizado por Gaviola). No hay chance de verlo con mi telescopio de 20 cm. ¿Pero fotografiarlo? ¡Aaaahhh!

La resolución de mi cámara en el foco primario de mi telescopio es de 0.7" por pixel, así que el chorro debería ser perfectamente fotografiable. Desde el año pasado, cuando M87 saltó a la fama mundial, estuve intentando hacerlo. Lo más difícil es que queda enmascarado por el brillo de la galaxia, así que necesita una exposición corta. Pero no tanto, porque la magnitud del chorro es aproximadamente 15, mucho más tenue que el núcleo. Después de varios intentos, logré hacerlo desde el balcón de casa durante la cuarentena del COVID-19, en mi última chance de la temporada, durante la luna nueva de mayo:

¡Yupi! ¡Fotografié el chorro relativista! La imagen abarca como una Luna de ancho, medio grado. Reduje la resolución para ponerla en esta columna, pero puse un detalle al 100% para que se vea mejor (igual se ve en la imagen ancha, si se fijan, ¡descárguenla!). Se distingue claramente la parte más brillante del chorro, e incluso un poco más si uno tiene el ojo entrenado. El otro detalle muestra una foto a la misma escala tomada por el Telescopio Espacial Hubble (visual + IR). Vale la pena decir también que la galaxia es mucho más grande que lo que parece, ya que en estas fotos de 10 segundos sólo se ve el núcleo brillante. Calibrando la imagen en Cartes du Ciel se puede apreciar la escala de la galaxia entera (en rojo).

Debo decir que busqué otras fotos de aficionados y encontré algunas notables, especialmente ésta hecha por Astrojedi con un telescopio similar al mío. No sé por qué le quedó tan buena: tal vez una mejor cámara, o un sitio oscuro (yo fotografié desde el centro de Bariloche), o mejor seeing (que Bariloche, seguro), o mejor foco... O usó la Fuerza.

El chorro de M87 se extiende hacia el noroeste del centro de la galaxia, y aunque mide 5000 años luz de largo es pequeño comparado con la galaxia, y mucho más comparado con la distancia entre las galaxias del cúmulo. Sin embargo, curiosamente, apunta exactamente hacia la galaxia grande más cercana, M86. ¿Será una casualidad? Tal vez no, tal vez sea parte de un fenómeno dinámico que involucra al cúmulo de galaxias en su conjunto. Si nos fijamos solamente en las galaxias más grandes del cúmulo (las del catálogo Messier), vemos que están bastante alineadas en esa misma dirección. Correspondiendo a este eje principal del cúmulo tal vez hay campos magnéticos alineados, y tal vez haya una realimentación entre estos y el flujo de plasma que forma el chorro. No sé. Se los dejo para que lo piensen.

Hermano chorro, yo también

sé del escruche y de la lanza...

la vida es dura, amarga y cansa

sin tovén.

Carlos de la Púa, Hermano chorro 

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La imagen del agujero negro de M87 es del Event Horizon Telescope. La imagen de M87 y su chorro (inset de la mía) es de NASA/ESA/STScI/HST. La imagen de M87 y su chorro hecha por Astrojedi está discutida en Cloudy Nights. Las cartas están hechas con Cartes du Ciel.

Denis Martínez, del Observatorio Tharsis en Cipoletti, compartió esta foto justo la misma semana que yo hice la mía. ¡Se pone de moda M87!

Al día siguiente de mi charla sobre el eclipse de Eddington me escribió Horacio Medina, que estuvo en la audiencia desde Tucumán, y me mandó la que hicieron con su hermano Eduardo. Está buenísima, vean el detalle del blob más brillante del chorro. El telescopio de los changos Medina también es de 20 cm, diseño Newtoniano F/5, con una cámara especializada muy popular. Recomiendo que no se pierdan el resto de sus fotos, son extraordinarias.
 

Las otras imágenes son mías, pero las presto.

Ah, y para los lectores de otras latitudes: en Argentina, un chorro es un ladrón.