Un solitón en la materia oscura fría en el origen de los quásares

Investigación UPV/EHU

La imagen muestra el proceso de formación de una galaxia en la simulación de ondas de la materia oscura del doctor Broadhurst y colaboradores. Se puede apreciar que la estructura responde a un patrón de interferencias "granulares" complejas, con una onda masiva ubicada en el centro que puede atraer una gran cantidad de gas para formar un quásar.
La imagen muestra el proceso de formación de una galaxia en la simulación de ondas de la materia oscura del doctor Broadhurst y colaboradores. Se puede apreciar que la estructura responde a un patrón de interferencias “granulares” complejas, con una onda masiva ubicada en el centro que puede atraer una gran cantidad de gas para formar un quásar.

Tom Broadhurst, investigador Ikerbasque en el Departamento de Física Teórica de la UPV/EHU, ha participado junto a científicos de la Universidad Nacional de Taiwan en una investigación que supone la reinterpretación de la naturaleza de los quásares, los objetos más luminosos del universo, con una luminosidad que puede llegar a ser 100 veces mayor que la de la Vía Láctea, nuestra galaxia, que contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas.

Los quásares (quasi stellar radio source – fuentes de radio casi estelares) son regiones compactas de gas caliente en el centro de galaxias masivas, rodeando un agujero negro supermasivo; la energía que emiten proviene de la compresión y el calentamiento de la materia que cae dentro del disco de acreción del agujero negro.

Uno de los principales enigmas que rodean a los quásares, siendo objetos muy antiguos, dada la distancia a la que se encuentran, es la gran cantidad de materia que concentran desde un primer momento, cuando se supone que las galaxias acumulan la materia gradualmente, con pequeñas cantidades iniciales.

La investigación llevada a cabo por el doctor Broadhurst y sus compañeros, publicada en Physics Review Letters, ayuda a explicar este misterio. Llevando a cabo simulaciones de la materia oscura como un condensado de Bose-Einstein (un estado de los bosones cernaco al cero absoluto, en el que los efectos cuánticos macroscópicos son apreciables, han encontrado en este contexto que ondas solitónicas masivas pueden formar un núcleo denso dentro de cada galaxia.

Un solitón es una onda solitaria que se propaga sin deformarse, y puede alcanzar grandes masas en tamaños relativamente compactos, lo que explicaría la capacidad de los quásares para atraer y focalizar el gas necesario para ser tan luminosos, a pesar de ser objetos tan antiguos. Esta cuestión ha supuesto un auténtico quebradero de cabeza para científicos durante años.

Referencia:

Hsi-Yu Schive, Ming-Hsuan Liao, Tak-Pong Woo, Shing-Kwong Wong, Tzihong Chiueh, Tom Broadhurst, and W-Y. Pauchy Hwang (2014) Understanding the Core-Halo Relation of Quantum Wave Dark Matter, ψDM, from 3D Simulations, Phys. Rev. Lett. 113, 261302 DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.261302

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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