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# Física# Astrofísica de Galaxias# Fenómenos Astrofísicos de Altas Energías

Cuasares: Brillantes Faro del Universo Lejano

Los quásares de alto corrimiento al rojo dan pistas sobre la formación de galaxias y los agujeros negros supermasivos.

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Entendiendo los CuásaresEntendiendo los Cuásaresy su Variabilidadde los cuásares lejanos.Examinando la naturaleza y los cambios
Tabla de contenidos

Los Cuásares son objetos celestiales lejanos que brillan intensamente gracias a sus características únicas. Se consideran galaxias activas impulsadas por agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros consumen material, produciendo enormes cantidades de energía, que se pueden observar en todo el espectro electromagnético.

¿Qué son los Cuásares de Alto Desplazamiento al Rojo?

Los cuásares de alto desplazamiento al rojo son aquellos que están muy lejos de nosotros en el universo. Debido a que el universo se está expandiendo, la luz de estos cuásares tarda mucho en llegar a nosotros, provocando que su longitud de onda se estire. Este estiramiento, conocido como desplazamiento al rojo, ayuda a los astrónomos a aprender sobre los primeros tiempos y condiciones del universo.

¿Por Qué Estudiar Cuásares?

Estudiar cuásares nos da ideas sobre la formación de galaxias y el papel de los agujeros negros en el universo. Los cuásares de alto desplazamiento al rojo ayudan a los científicos a entender cómo las galaxias evolucionaron a lo largo de miles de millones de años.

Observaciones y Mediciones

Para entender los cuásares, los astrónomos utilizan radio telescopios para observar cómo cambian estos objetos con el tiempo. Se ha utilizado el telescopio RATAN-600 para recopilar datos sobre cuásares a diferentes frecuencias durante varios años.

Características Clave Observadas

  • Brillo: El brillo de un cuásar puede cambiar, lo que indica procesos subyacentes.
  • Variabilidad de Radio: Esto se refiere a cuánto varía el brillo de un cuásar con el tiempo.

Hallazgos de los Estudios

Los astrónomos han encontrado que los cuásares de alto desplazamiento al rojo muestran un amplio rango de variabilidad, lo que significa que algunos cambian de brillo de manera significativa mientras que otros no. Aproximadamente la mitad de los cuásares observados tienen niveles de variabilidad similares a los blazares, que son conocidos por sus rápidos cambios de brillo.

Índice de Variabilidad

El índice de variabilidad es un número que muestra cuánto cambia el brillo de un cuásar. Este índice varía de 0.02 a 0.96 para los cuásares estudiados. Un número más alto significa más cambio. El estudio muestra que muchos cuásares se encuentran entre los rangos de 0.25 a 0.50.

Tipos Espectrales

Los cuásares se pueden clasificar según sus Espectros de radio, que describen cómo varía su brillo a diferentes frecuencias de radio. Algunos cuásares tienen un espectro en pico, donde son muy brillantes en frecuencias específicas.

Diferentes Tipos de Cuásares

Hay diferentes categorías de cuásares, incluyendo:

  • Espectro Pico en Gigahercios (GPS): Estos cuásares tienen un pico en su brillo en frecuencias de gigahercios.
  • Espectro Pico en Megahercios (MPS): Similar a GPS, pero su pico ocurre a frecuencias más bajas.

El Papel de los Jets

Los cuásares suelen producir jets, que son corrientes poderosas de partículas que se alejan del agujero negro. Estos jets pueden afectar el brillo observado y la variabilidad de los cuásares.

Cómo Funcionan los Jets

  • Propagación: Los jets pueden moverse rápidamente y crear ondas de choque, lo que conduce a cambios rápidos en el brillo.
  • Interacción con Nubes: Los jets pueden chocar con nubes de gas circundantes, afectando cómo observamos el cuásar.

Desafíos en la Observación de Cuásares

Observar cuásares de alto desplazamiento al rojo presenta desafíos porque muchos son tenues y su luz puede verse afectada por el medio interestelar. Esto puede complicar la interpretación de los datos.

Centelleo Interestelar

Este fenómeno ocurre cuando la luz de un cuásar pasa a través de la atmósfera de la Tierra y experimenta cambios en el brillo. Sin embargo, este parpadeo a menudo es demasiado rápido para ser detectado por los radio telescopios, que observan en escalas de tiempo más largas.

Entendiendo la Evolución de los Cuásares

Al estudiar la variabilidad y los espectros, los astrónomos pueden inferir cómo cambian los cuásares a lo largo del tiempo y cómo evolucionan hacia diferentes formas, como las galaxias de radio.

Patrones de Evolución

Los cuásares podrían evolucionar de ser fuentes de radio jóvenes a formas más estables a medida que envejecen. Las observaciones permiten a los astrónomos ver esta evolución en tiempo real.

La Importancia de la Imágenes de Alta Resolución

Técnicas avanzadas, como la Interferometría de Muy Larga Base (VLBI), proporcionan imágenes de alta resolución de los cuásares. Estas imágenes pueden mostrar detalles finos, como la estructura de los jets, y ayudar a clasificar adecuadamente los cuásares.

Hallazgos sobre Nuevos Candidatos Identificados

Basado en estudios recientes, se han identificado nuevos candidatos para fuentes GPS y MPS. Estos candidatos fueron elegidos según su brillo, variabilidad y características del espectro.

Conclusión

Los cuásares siguen siendo un área significativa de estudio dentro de la astronomía. Los cuásares de alto desplazamiento al rojo no solo nos ayudan a entender la historia del universo, sino que también proporcionan ideas sobre el comportamiento de los agujeros negros y la formación de galaxias.

La investigación continua sobre sus propiedades y variabilidad es crucial para construir una imagen más clara de la evolución del universo. A medida que la tecnología mejora, nuestra comprensión de estos objetos fascinantes solo se profundizará, revelando más sobre el cosmos y las fuerzas que lo moldean.

Fuente original

Título: High-redshift quasars at $z \geq 3$: radio variability and MPS/GPS candidates

Resumen: We present a study of the radio variability of bright, $S_{1.4}\geq100$ mJy, high-redshift quasars at $z\geq3$ on timescales up to 30-40 years. The study involved simultaneous RATAN-600 measurements at frequencies of 2.3, 4.7, 8.2, 11.2, and 22.3 GHz in 2017-2020. In addition, data from the literature were used. We have found that the variability index, $V_S$, which quantifies the normalized difference between the maximum and minimum flux density while accounting for measurement uncertainties, ranges from 0.02 to 0.96 for the quasars. Approximately half of the objects in the sample exhibit a variability index within the range of 0.25 to 0.50, comparable to that observed in blazars at lower redshifts. The distribution of $V_S$ at 22.3 GHz is significantly different from that at 2.3-11.2 GHz, which may be attributed to the fact that a compact AGN core dominates at the source's rest frame frequencies greater than 45 GHz, leading to higher variability indices obtained at 22.3 GHz (the $V_S$ distribution peaks around 0.4) compared to the lower frequencies (the $V_S$ distribution at 2.3 and 4.7 GHz peaks around 0.1-0.2). Several source groups with distinctive variability characteristics were found using cluster analysis of quasars. We propose 7 new candidates for gigahertz peaked-spectrum (GPS) sources and 5 new megahertz peaked-spectrum (MPS) sources based on their spectrum shape and variability features. Only 6 out of 23 sources previously reported as GPS demonstrate a low variability level typical of classical GPS sources ($V_{S} < 0.25$) at 4.7-22.3 GHz. When excluding the highly variable peaked-spectrum blazars, we expect no more than 20% of the sources in the sample to be GPS candidates and no more than 10% to be MPS candidates.

Autores: Yu. Sotnikova, A. Mikhailov, T. Mufakharov, T. An, D. Kudryavtsev, M. Mingaliev, R. Udovitskiy, A. Kudryashova, V. Stolyarov, T. Semenova

Última actualización: 2024-06-03 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2406.01458

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2406.01458

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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