TON 618 (abreviatura de Tonantzintla 618 ) es un cuásar hiperluminoso, de amplias líneas de absorción y radio-ruidoso , y una mancha Lyman-alfa [2] ubicada cerca del límite de las constelaciones Canes Venatici y Coma Berenices , con una distancia de comovimiento proyectada de aproximadamente 18,2 mil millones de años luz de la Tierra. [a] Posee uno de los agujeros negros más masivos jamás encontrados, con 40,7 mil millones de M ☉ . [3]
Como los cuásares no fueron reconocidos hasta 1963, [4] la naturaleza de este objeto era desconocida cuando fue observado por primera vez en 1957 en un estudio de estrellas azules débiles (principalmente enanas blancas ) que se encuentran alejadas del plano de la Vía Láctea . En placas fotográficas tomadas con el telescopio Schmidt de 0,7 m en el Observatorio de Tonantzintla en México, apareció "decididamente violeta" y fue listado por los astrónomos mexicanos Braulio Iriarte y Enrique Chavira como el número de entrada 618 en el Catálogo de Tonantzintla . [5]
En 1970, un estudio de radio en Bolonia (Italia) descubrió emisiones de radio de TON 618, lo que indicaba que se trataba de un cuásar. [6] Marie-Helene Ulrich obtuvo entonces espectros ópticos de TON 618 en el Observatorio McDonald que mostraban líneas de emisión típicas de un cuásar. A partir del alto desplazamiento al rojo de las líneas, Ulrich dedujo que TON 618 estaba muy distante y, por lo tanto, era uno de los cuásares más luminosos conocidos. [7]
Como cuásar, se cree que TON 618 es el núcleo galáctico activo en el centro de una galaxia, cuyo motor es un agujero negro supermasivo que se alimenta de gas y materia intensamente calientes en un disco de acreción . Dado su desplazamiento al rojo observado de 2,219, se estima que el tiempo de viaje de la luz de TON 618 es de aproximadamente 10.800 millones de años. Debido al brillo del cuásar central, la galaxia circundante se ve eclipsada por él y, por lo tanto, no es visible desde la Tierra. Con una magnitud absoluta de −30,7, brilla con una luminosidad de4 × 10 40 vatios , o tan brillante como 140 billones de veces la del Sol, lo que lo convierte en uno de los objetos más brillantes del Universo conocido. [1]
Al igual que otros cuásares, TON 618 tiene un espectro que contiene líneas de emisión de gas más frío mucho más allá del disco de acreción, en la región de líneas anchas . El tamaño de la región de líneas anchas se puede calcular a partir del brillo de la radiación del cuásar que la ilumina. [8] Shemmer y sus coautores utilizaron líneas de emisión N V y C IV para calcular los anchos de la línea espectral H β de al menos 29 cuásares, incluido TON 618, como una medición directa de sus tasas de acreción y, por lo tanto, de la masa del agujero negro central. [9]
Se ha descubierto que las líneas de emisión en el espectro de TON 618 son inusualmente anchas, [7] lo que indica que el gas viaja muy rápido; el máximo de la mitad del ancho total de TON 618 ha sido el más grande de los 29 cuásares, con indicios de velocidades de 10.500 km/s de material que cae mediante una medida directa de la línea espectral H β , lo que indica una fuerza gravitacional muy fuerte. [9] A partir de esto, se ha estimado que la masa del agujero negro central de TON 618 es de 66 mil millones de masas solares. [9] Esta se considera una de las masas más altas jamás registradas para un objeto de este tipo; más alta que la masa de todas las estrellas de la Vía Láctea juntas, que es de 64 mil millones de masas solares, [10] y 15.300 veces más masiva que Sagitario A* , el agujero negro central de la Vía Láctea. Con una masa tan alta, TON 618 puede caer en una nueva clasificación propuesta de agujeros negros ultramasivos . [11] [12] Un agujero negro de esta masa tiene un radio de Schwarzschild de 1.300 UA (unos 390 mil millones de kilómetros o 0,04 años luz de diámetro), que es más de 40 veces la distancia entre Neptuno y el Sol, y su horizonte de sucesos es lo suficientemente grande como para albergar más de 30 sistemas solares en su interior.
Una medición más reciente en 2019 por Ge y colegas que utiliza la línea de emisión C IV, una línea espectral alternativa a H β , usando los mismos datos reproducidos por el artículo anterior de Shemmer encontró una velocidad relativa más baja del gas circundante de 2.761 ± 423 km/s, lo que indica una masa más baja para el agujero negro central en 40,7 mil millones de masas solares , consecuentemente más baja que la estimación anterior. [3]
La naturaleza de TON 618 como un emisor Lyman-alfa ha sido bien documentada desde al menos la década de 1980. [13] Los emisores Lyman-alfa se caracterizan por su significativa emisión de la línea Lyman-alfa , una longitud de onda ultravioleta emitida por hidrógeno neutro. Tales objetos, sin embargo, han sido muy difíciles de estudiar debido a que la línea Lyman-alfa es fuertemente absorbida por el aire en la atmósfera de la Tierra , limitando el estudio de los emisores Lyman-alfa a aquellos objetos con altos corrimientos al rojo. TON 618, con su emisión luminosa de radiación Lyman-alfa junto con su alto corrimiento al rojo, lo ha convertido en uno de los objetos más importantes en el estudio del bosque Lyman-alfa . [14]
Las observaciones realizadas por el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en 2021 revelaron la fuente aparente de la radiación Lyman-alfa de TON 618: una enorme nube de gas que rodea al cuásar y a su galaxia anfitriona. [2] Esto lo convertiría en una mancha Lyman-alfa (LAB) , uno de los objetos de este tipo más grandes conocidos hasta ahora.
Las LAB son enormes acumulaciones de gases, o nebulosas, que también se clasifican como emisores Lyman-alfa. Estas enormes nubes del tamaño de galaxias son algunas de las nebulosas más grandes que se conocen; algunas LAB identificadas en la década de 2000 alcanzaron tamaños de al menos cientos de miles de años luz de diámetro. [15]
En el caso de TON 618, la enorme nebulosa Lyman-alfa que la rodea tiene un diámetro de al menos 100 kiloparsecs (330.000 años luz), el doble del tamaño de la Vía Láctea . [2] La nebulosa consta de dos partes: un flujo molecular interno y un extenso gas molecular frío en su medio circungaláctico, cada uno con una masa de 50 mil millones de M ☉ , [2] y ambas están alineadas con el chorro de radio producido por el cuásar central. La radiación extrema de TON 618 excita tanto el hidrógeno en la nebulosa que hace que brille intensamente en la línea Lyman-alfa, en consonancia con las observaciones de otras LAB impulsadas por sus galaxias internas. [16] Dado que tanto los cuásares como los LAB son precursores de las galaxias modernas, la observación de TON 618 y su enorme LAB brindó información sobre los procesos que impulsan la evolución de las galaxias masivas, [2] en particular investigando su ionización y desarrollo temprano.
