Respuestas XVII: ¿Qué es un quásar?

Esta semana, para la sección de respuestas, me he fijado en las cosas que comentáis en las fotos que cuelgo en Facebook, como esta de la galaxia Centauro A:

Como cada vez que subo alguna foto del espacio alguien interviene diciendo que es un quásar, voy a explicar de una vez qué es un quásar para salir de dudas.

En la década de los 60, los astronómos empezaron a detectar fuentes de ondas de radio que llegaban de varias partes del universo pero, cuando apuntaban hacia ellas con sus telescopios, no encontraban nada.  No fue hasta 1962 que se observó por primera vez, 3C 273, el primero de estos objetos que, además, emitía luz visible.

Hong-Yee Chiu, un astrofísico estadounidense de origen chino, acuñó el término “quásar” en 1964. Quería que la palabra fuera fiel a la realidad, pero tampoco había una teoría que explicara qué estaba viendo, así que decidió llamarlos “Quasi Stellar Radio Sources” (Fuentes de Radio Casi Estelares), porque parecen estrellas (de ahí el “quasi”) pero no son estrellas y emiten ondas de radio. Tomando las letras que le dieron la real gana, abrevió el término en algo que sonaba bonito.

3C 273 en todo su esplendor. El churro de la parte inferior es parte del quásar. No os preocupéis, también hablaré de ello al final de la entrada.

Gracias al descubrimiento del quásar 3C 273, pudieron medirse algunas de sus propiedades analizando la luz visible que nos llegaba de él. Los resultados revelaron que:

1) Está alejándose de nosotros a una velocidad de 45.000 kilómetros por segundo,

>2) Se encuentra a 2.400 millones de años luz de la Tierra.
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Esto es un inciso para poner esta unidad en perspectiva, porque 2.400 millones de años luz se leen muy rápido.

Un año luz equivale a la distancia recorrida por un rayo de luz durante un año (recordamos que los años luz son unidades de distancia, no de tiempo). Como la luz se desplaza a unos 300.000 kilómetros por segundo, durante un año recorrerá 9.460.528.400.000 kilómetros o, 9.46 billones de kilómetros. Pero esta cosa se encuentra a 2.400 millones de años luz de distancia de la Tierra. Es decir, que está a 27.205.268.160.000.000.000.000 o 27.2 trillones de kilómetros de nosotros.

Esto son tantos kilómetros como átomos hay en 7.43 gramos de oro. No sabemos si esta comparación aclara nada realmente, pero nos ha hecho ilusión calcularlo.
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Una de las características que define a los cuásares es su lejanía. El más cercano que se conoce está a 600 millones de años luz de distancia, por lo que no es de extrañar que resultara muy difícil distinguir la poca luz visible que llega desde tan lejos.

De hecho, algo tan distante tiene que ser extremadamente brillante para poder observarlo desde nuestra posición y 3C 273, por ejemplo, cumple este requisito: si este quásar se encontrara a 32.6 años luz de distancia (2.056.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol),  lo veríamos tan brillante como el Sol.

Pero, ¿Qué demonios puede brillar tanto?

Un brillo extremo sólo puede venir de otro fenómeno extremo: un agujero negro muy grande.

¿Y por qué tiene que ser un agujero negro precisamente?

Porque un agujero negro es capaz de extraer más energía de la materia que cualquier otra cosa que conocemos. Por ejemplo, mientras que la reacción de fusión nuclear de una estrella tan sólo convierte un 0.7% de la materia que interviene en energía, un agujero negro puede extraer hasta el 10%.

Espera un momento… ¡Pero si los agujeros negros no brillan! De hecho, ¡absorben luz! Parece mentira que una página de este calibr…

¡Basta ya!

En el centro de toda galaxia (o casi toda) hay un agujero negro supermasivo alrededor del cual orbitan el resto de las estrellas. En nuestro caso, por ejemplo, el agujero negro que ocupa el centro de la Vía Láctea, Sagitario A, tiene una masa de 4.3 millones de soles.

Los agujeros negros de los quásares más pequeños, en cambio, tienen una masa de unos 100 millones de masas solares y en los más grandes se han registrado agujeros negros de miles de millones de masas solares.

Ya, pero te he preguntado por qué brillan.

Ya vaaaa…

Los cuásares, como hemos dicho, son agujeros negros supermasivos rodeados de materia que gira a su alrededor hasta caer en su interior. Esta materia es, en su gran mayoría, gas. A medida que el gas se acerca al agujero negro, su órbita se va volviendo más cerrada. A su vez, el agujero negro tira con más fuerza del gas que está más cerca, por lo que la materia va moviéndose más deprisa a medida que se aproxima al horizonte del monstruo.

La fricción que se genera entre las partículas que componen el gas a estas velocidades, una fracción respetable de la velocidad de la luz, es inmensa. La fricción inmensa genera una cantidad de calor proporcional, por lo que el material alcanza temperaturas de más de 44.000.000ºC y empieza a brillar con una fuerza que ninguna estrella puede igualar (la superficie del sol, por ejemplo, ronda los 6.000ºC).

Esto, unido al ritmo alarmante con el que estos monstruos tragan materia, es lo que les da su brillo. Se estima que los quásares más brillantes devoran unas 1.000 masas solares cada año, o el equivalente a casi 3 soles al día que a su vez son 10.56 Tierras por segundo.
Lo que a su vez son 840.884.352.000.000.000.000.000… HUMANOS POR SEGUNDO.

Una última pregunta… ¿Y qué son los chorros que salen por los extremos del quásar?

Este, por ejemplo, del objeto M87, descubierto en el siglo XVIII, que resultó ser un quásar.

El gas, como hemos dicho, orbita alrededor del agujero negro central cada vez más deprisa hasta que cae en su interior. Como hemos dicho también, en el borde del agujero negro la materia se desplaza a velocidades cercanas a las de la luz, lo que le otorga una energía inmensa. A tan altas energías, cuando es desviada hacia los polos mientras rota alrededor del agujero negro, parte de ella puede llegar a escapar. Es decir:

10 pensamientos en “Respuestas XVII: ¿Qué es un quásar?”

  1. Esto mola mucho, pero yo siempre acabo pensando en ¿como coño se puede saber todo esto? Entiendo que simplemente es la explicación mas plausible que han encontrado los señores científicos, ¿no? Y que casi podrían hacer tales teorías tomándose una cerveza, porque los datos sobre todas estas cosas son muy limitados. Sobretodo si lo comparamos con otras ciencias. ¿O no?

    1. Eso siempre he pensado….ni más ni menos que lo que se observa ahora, se supone que pasó hace 2400 millones de años….a saber qué ha podido pasar desde entonces, o igual de enigmático, a saber lo que pudo pasar entonces… y qué reglas de la física aplicaban entonces. Al final, la física que conocemos no deja de ser lo que hemos podido indagar e investigar en un entorno taaaaan reducido, que intentar extrapolarla a todos y cada uno de los confines del universo como algo cierto sí o sí me ha parecido cuanto menos ambicioso…

  2. Ok, creo que entiendo casi todo pero aún tengo dudas.
    No sabía que un agujero negro tenía polos, ¿es que a caso estos rotan sobre sí mismos y por tanto tienen polos? por otro lado no entiendo porqué toda la materia está al rededor del ecuador del agujero negro en forma de disco, ¿no se supone que la gravedad es igual en cualquier parte de la superficie del agujero? y por último… ¿porqué y cómo la materia absorbida (según la imagen) pasa del ecuador hasta los polos? y una vez está en los polos ¿porqué la intensa gravedad deja escapar la materia? ¿es que a caso no es tan fuerte la gravedad en los polos como en el ecuador?
    Bueno, no sé si me he explicado pero estas son las principales dudas que tengo. Si alguien pudiera explicármelos estaría súper agradecido.
    !Muchas gracias!

    1. Te diré lo que yo sé hasta el momento:
      Los agujeros negros rotan sobre sí mismos, pero a velocidades relativistas, por lo que arrastra a toda la materia circundante (aunado a su monstruosa gravedad), y al acercarse las partículas e irse comprimiendo, antes de que se pierdan en el horizonte de sucesos, emiten radiación muy energética. Obviamente esta radiación al intentar huir de la gravedad del agujero negro, pierde energía. Hasta donde tengo entendido, no escapa materia, sólo radiación (todavía no entiendo el tema de la radiación de Hawking 🙁 ).

      1. se supone que unaparte de la energia sale disparada por la energia que lleva y la otra se hunde en el monstruo por la misma fuerza que llevaba la otra es como una palanca
        esa es la radiacion de hawking y todo eso pasa en el punto de sucesos

  3. Yo siempre pense igual, el universo pudo haberse destruido que no nos enteraremos antes que nos lleguen la explosion que viaja a velocidad de la luz.

  4. Muy buena la explicación y la imagen final! Sabia de este tema pero no comprendía el origen de los chemtr…digo de los chorros esos…la 3ra dimensión! Estamos tan acostumbrados a la representación en 2d de la gravedad que se nos escapan estos conceptos. Gracias Jordi.

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