Los primeros cuásares fueron descubiertos con radiotelescopios a finales de los años 1950. Muchos fueron registrados como fuentes de radio que no tenía un objeto visible correspondiente. Utilizando telescopios pequeños y el telescopio Lovell como un interferómetro, los objetos mostraban que tenía un tamaño angular muy pequeño.[4] Cientos de estos objetos fueron registrados hacia 1960 y se publicó el Tercer Catálogo de Cambridge de Radio-fuentes (3C) mientras los astrónomos exploraban el cielo con telescopios ópticos. En 1960, la fuente de radio 3C48 fue finalmente vinculada con un objeto óptico. Los astrónomos detectaron lo que parecía una estrella azul tenue en la posición de la fuente de radio y obtuvieron su espectro: conteniendo muchas líneas de emisión desconocidas, el espectro anómalo resistía una interpretación.
En 1962 se consiguió un avance destacado. Otra fuente de radio, la 3C 273, fue pronosticada para sufrir cinco ocultaciones por la Luna. La medidas obtenidas por Cyril Hazard y John Bolton durante una de las ocultaciones utilizando el Observatorio de Parkes permitió a Maarten Schmidt una identificación óptica del objeto y obtener su espectro visible con el telescopio Hale de Monte Palomar. Este espectro reveló las mismas líneas de emisión extrañas. Schmidt se dio cuenta que se trataba de las líneas del espectro del hidrógeno con un corrimiento al rojo del 15,8%. Este descubrimiento mostraba que la 3C 273 se estaba alejando a una velocidad de 47.000 km/s.[5] Este descubrimiento revolucionó la observación de quásares y permitía a otros astrónomos buscar corrimientos al rojo en las líneas de emisión de otras fuentes de radio. La 3C 48 mostró tener un corrimiento al rojo del 37% de la velocidad de la luz.
El término cuásar (en inglés, quasar) fue acuñado por el astrofísico estadounidense de origen chino, Hong-Yee Chiu, en 1964, en Physics Today, para describir estos objetos extraños:
Hasta el momento, el torpemente largo nombre de 'quasi-stellar radio sources' [fuentes de radio casi estelares] se ha utilizado para describir estos objetos. Debido a que la naturaleza de estos objetos es completamente desconocida, es difícil preparar una nomeclatura corta y apropiada para ellos ya que sus propiedades esenciales son obvias en su nombre. Por conveniencia, la forma abreviada ‘quasar’ se utilizará durante este artículo
Hong-Yee Chiu en Physics Today, mayo de 1964
Más tarde se descubrió que no todos los cuásares, alrededor de sólo un 10%, tenían emisiones de radio altas (los radio-intenso). Por lo tanto, el nombre de QSO (Objeto casi estelar) se utiliza para referirse a estos objetos, incluyendo las clase radio-intensa (RLQ) y radio-silenciosa (RQQ).
Un tema de debate durante los años 1960 fue si los cuásares eran objetos cercanos o lejanos como implicaba su corrimiento al rojo. Se sugirió que el corrimiento al rojo de los quásares no era debido al efecto Doppler sino a que la luz escapaba de un muro gravitacional. Sin embargo, una estrella de suficiente masa para forma tal muro se creía que sería inestable.[6] Los quásares también mostraban unas líneas de emisión inusuales que solo se habían visto anteriormente en nebulosas de baja densidad de gas caliente, lo que sería demasiado difuso para generar la energía observada y mantenerse dentro del muro gravitacional.[7] Hubo también preocupaciones serias respecto la idea cosmológica de los quásares lejanos. Un argumento firme contra esto es que las energías implicadas en los quásares excedían todos los procesos de conversión de energía conocidos, incluyendo la fusión nuclear. En ese momento, hubo algunas sugerencias sobre que los quásares eran, hasta ese momento, alguna forma desconocida de antimateria estable y que eso podía influir en su brillo. Esta objección se eliminó con la propuesta del mecanismo del disco de acrecimiento en los años 1970, y en la actualidad la distancia cosmológica de los quásares es aceptada por el consenso científico.
En 1979, el efecto de lente gravitacional pronosticado por la Teoría General de la Relatividad de Einstein fue confirmado por la observación por primera vez con imágenes del doble quásar 0957+561.[8]
En la década de 1980, se desarrollaron modelos unificados en el que los cuásares fueron vistos como una clase de galaxias activas, y había emergido en un consenso general que en la mayoría de los casos era el ángulo de visión lo que distinguía unas clases de otras, como los blazars y las radiogalaxias. La luminosidad elevada de los quásares se creía que era el resultado de la fricción causada por el gas y el polvo cayendo en los discos de acrecimiento de agujeros negros supermasivos, que podían convertir un 10% de masa de un objeto en energía, a diferencia del 0,7% obtenido en procesos de fusión nuclear que dominan la producción de energía en estrellas solares.
Este mecanismo también se cree que explica por qué los quásares eran más comunes al comienzo del universo, ya que esta producción de energía finaliza cuando el agujero negro supermasivo consume todo el gas y polvo que tiene cerca. Esto significa que es posible que la mayoría de las galaxias, incluyendo la Vía Láctea, ha pasado a través de una etapa activa, apareciendo como un quásar u otra clase de galaxia activa dependiente de la masa del agujero negro y la rotación de acrecimiento, y que son inactivos ahora debido a la falta de materia para alimentar sus agujeros negros centrales que generan la radiación.
A pesar de que el Universo contiene miles de millones de galaxias, solo una pequeña cantidad de materia se encuentra en ellas. La mayor parte de la materia que se creó durante y justo después del Big Bang se esconde en otras partes.
En una extensa búsqueda dentro del universo local, los investigadores parecen haber encontrado al menos la mitad de materia normal faltante (materia bariónica) en los espacios entre las galaxias. Este importante componente del Universo se conoce como medio intergaláctico y se extiende básicamente a lo largo de todo el espacio, desde las periferias de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hasta las más lejanas regiones observadas por los astrónomos.
La investigación realizada con el Telescopio Espacial Hubble consistió en observar a través de la línea visual de 28 quasares, haciendo estudios espectroscópicos de la luz de estos distantes objetos y buscando así la absorción causada por el medio intergaláctico a lo largo de la ruta del quasar. Este estudio representa el más detallado en su tipo, dando una visión de como es el medio interestelar dentro de los 4000 millones de años luz de la Tierra.
Los bariones son los neutrones, protones y otras partículas subatómicas que componen la materia ordinaria, como el hidrógeno, el helio y elementos más pesados. La materia bariónica faltante no debe confundirse con la "materia oscura", una misteriosa y exótica forma de materia que solo es detectada por su fuerza de gravedad.
Los investigadores buscaron la materia bariónica faltante mediante el uso de la luz de los quasares distantes (brillantes núcleos de galaxias activas con agujeros negros) para iluminar el espacio aparentemente vació entre la estructura de red que forman las galaxias, al igual que una linterna brillando en la niebla.
Usando el Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) y el Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) a bordo del Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos encontraron gas caliente, mayormente oxígeno e hidrógeno, que proporcionan un mapa tridimensional del espacio intergaláctico. STIS y FUSE encontraron las marcas espectrales del oxígeno y el hidrógeno sobreimpuestas a la luz del quasar.
La brillante luz de los quasares atravesó 650 filamentos de hidrógeno en la red cósmica, donde 83 estaban enlazados a oxígeno fuertemente ionizado, con 5 de sus electrones desprendidos. Estos vastos reservorios de hidrógeno habían escapado a la detección por mucho tiempo, ya que se encuentran demasiado calientes para ser visto en longitudes de onda visibles y demasiados fríos para ser detectados en rayos-x.
El oxígeno encontrado fue probablemente creado por la explosión de estrellas en las galaxias, expeliéndolo al espacio intergaláctico. Este oxígeno nuevo fue mezclado con el hidrógeno preexistente a través de una onda de choque caliente.
La próxima misión de servicio al Telescopio Espacial Hubble llevará consigo el instrumento COS, Cosmic Origins Spectrograph, con el que los astrónomos esperan observar 100 quasares adicionales y encontrar más de 10000 filamentos de hidrógeno en la red cósmica, muchos enlazados con nuevos elementos creados en las estrellas.
Spectrum of Quasar
