Quásar distante J0439 + 1634 explorado en rayos XLa imagen XMM-Newton EPIC de J0439+1634, combinada de las imágenes pn, MOS1 y MOS2, en las radiografías de 0.2–0.5 keV (izquierda), 0.5–2 keV (centro) y 2–10 keV (derecha) bandas. Crédito: Yang et al., 2021

Utilizando la nave espacial XMM-Newton de la ESA, un equipo internacional de astrónomos ha realizado observaciones de rayos X del cuásar con lentes gravitacionales más distante conocido: J0439+1634. Los resultados del estudio, publicados el 20 de diciembre en el servidor de preimpresión arXiv, arrojan más luz sobre las propiedades de esta fuente.

Los quásares, u objetos cuasi estelares (QSO), son núcleos galácticos activos (AGN) extremadamente luminosos que contienen agujeros negros centrales supermasivos con discos de acreción. Sus desplazamientos al rojo se miden a partir de las fuertes líneas espectrales que dominan sus espectros visible y ultravioleta.

Los astrónomos están especialmente interesados ​​en estudiar los quásares de alto desplazamiento al rojo (con un desplazamiento al rojo superior a 5,0), ya que son los objetos compactos más luminosos y más distantes del universo observable. Los espectros de dichos QSO se pueden utilizar para estimar la masa de los agujeros negros supermasivos que limitan los modelos de evolución y formación de los cuásares. Por lo tanto, los cuásares de alto corrimiento al rojo podrían servir como una herramienta poderosa para sondear el universo primitivo.

Con un corrimiento al rojo de 6.52, J0439 + 1634, el primer cuásar conocido de alto corrimiento al rojo con lentes gravitacionales. Su gran aumento de lente lo convierte en un excelente objetivo para el estudio de la emisión de rayos X de un QSO de la era de la reionización que es intrínsecamente menos luminoso.

J0439+1634 es también el llamado quásar de línea de absorción amplia (BAL). En general, se supone que los cuásares BAL están muy absorbidos en la banda de rayos X suaves y, en general, son débiles en los rayos X en las observaciones de cuásares con bajo corrimiento al rojo. Sin embargo, hasta la fecha no se han llevado a cabo estudios de este tipo de los QSO BAL de alto corrimiento al rojo, debido a su débil emisión de rayos X.

Por eso, un equipo de investigadores dirigido por Jinyi Yang de la Universidad de Arizona decidió explorar J0439+1634 con el sistema de cámara europea de imágenes de fotones (EPIC) a bordo del XMM-Newton. Investigaron las propiedades de rayos X de esta fuente mediante análisis espectral y compararon los resultados con otras poblaciones de cuásares.

J0439+1634 se identificó como una fuente de rayos X con XMM-Newton en la banda de 0,5 a 10 keV por las tres cámaras EPIC, mientras que no se detectó en la banda de 0,2 a 0,5 keV. Los espectros EPIC muestran que el quásar tiene un índice de fotones plano, a un nivel de aproximadamente 1,45.

Las observaciones encontraron que la pendiente espectral óptica a rayos X de J0439 + 1634 es aproximadamente -2.07, lo que sugiere que este cuásar está subluminoso por un factor de 18 en rayos X, lo que es consistente con el comportamiento de los QSO de BAL observados en corrimiento al rojo. Los astrónomos señalaron que su estudio marca la primera vez que se observa espectroscópicamente un quásar BAL débil de rayos X con un corrimiento al rojo superior a 6,0.

Además, el ajuste espectral utilizando un modelo de ley de potencia absorbida sugiere una alta densidad de columna intrínseca en el caso de J0439+1634, más de 200 sextillones de cm-2Este hallazgo, según los investigadores, sugiere que J0439+1634 es el primer cuásar altamente oscurecido con espectroscopia de rayos X en la época de reionización. Suponen que esta fuente podría ser un quásar débil intrínsecamente a los rayos X.


Más información: Deep XMM-Newton Observations of an X-ray Weak, Broad Absorption Line Quasar at z=6.5, arXiv:2112.10785 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2112.10785