Este trabajo se sitúa en un terreno aparte: los estudios vecinos más cercanos investigan ráfagas rápidas de radio, el continuo de radio y los púlsares, pero no blázares a z~7. Continúa la línea de estudio de los núcleos activos más distantes y brillantes en radio, iniciada con el descubrimiento de J0410−0139 y de su compañero blázar J0309+2717. Ya existen datos sobre la variabilidad y los espectros de estos objetos, pero las observaciones de baja frecuencia hasta ahora se limitaban a un límite superior. Este trabajo llena por primera vez el vacío en el rango de 0.144 a 0.82 GHz, donde la emisión debería estar amplificada por el factor Doppler.
La fuente se observó con tres instrumentos: uGMRT (300–820 MHz) en abril y agosto de 2023, VLA (1.5–11 GHz) simultáneamente con la segunda época de uGMRT, y LOFAR (144 MHz) en abril y julio de 2024. A partir de los flujos a diferentes frecuencias se construyó la distribución espectral de energía. Para evaluar la variabilidad se utilizaron los índices VIP y MOSS, comparando las dos épocas de uGMRT. El tamaño de la región emisora se acotó mediante el tiempo de cruce de la luz, y luego se calcularon la temperatura de brillo y el límite inferior del factor Doppler δ. El campo magnético se estimó a partir de la curvatura del espectro, suponiendo equipartición de energía entre partículas y campo.
La primera época de uGMRT mostró un espectro invertido, lo que, junto con los datos anteriores de VLA, daba una forma de dos jorobas típica de una actividad del chorro en múltiples episodios. Sin embargo, la segunda época, apenas 16 días después en el sistema de reposo de la fuente, mostró un espectro plano, refutando esa interpretación. La variabilidad resultó ser intrínseca, asociada al chorro. De ella se derivó un límite inferior para el factor Doppler δ>19.3, que corresponde a un ángulo entre el chorro y la línea de visión θ<3° y a un factor de Lorentz Γ>9.7. Esto implica que la fuente está fuertemente amplificada y que su luminosidad interna a 1.5 GHz no supera 0.4×10^30 erg/s/Hz, es decir, es débil en radio. El campo magnético de equipartición resultó ser de aproximadamente 1 mG, superior al campo equivalente de la radiación cósmica de fondo de 0.2 mG a z~7, por lo que dominan las pérdidas por sincrotrón. Las observaciones con LOFAR dieron un flujo de ~2.6 mJy, muy por debajo de la extrapolación de ~8 mJy a partir de los datos de uGMRT, lo que confirma la variabilidad hasta frecuencias de ~1 GHz en el sistema de reposo.
A diferencia de los trabajos vecinos, que estudian ráfagas rápidas de radio o púlsares, este artículo aplica un diagnóstico multifrecuencia de radio al blázar más distante y por primera vez restringe su espectro de baja frecuencia. Muestra que incluso a z~7 los chorros se comportan igual que en el universo local, lo que implica que los mecanismos de lanzamiento son universales. La conclusión principal es que la naturaleza de blázar de J0410−0139 implica la existencia de una población mucho más numerosa de cuásares débiles en radio que aún no se ven. Esto cambia la estimación del número de núcleos activos con chorros en el universo temprano.
El tema se desarrollará con la entrada en funcionamiento de SKA-LOW, ngVLA y DSA, que alcanzarán sensibilidades por debajo del microjansky y podrán detectar chorros débiles en cuásares a z>6. El monitoreo de J0410−0139 en bajas frecuencias ayudará a capturar estados de alto flujo, adecuados para la búsqueda del bosque de 21 cm. Observaciones adicionales de variabilidad permitirán separar los procesos intrínsecos del chorro del centelleo interestelar y refinar los parámetros del flujo relativista.
Los resultados afectarán a la cosmología de la época de reionización, ya que las potentes fuentes de radio se necesitan como lámparas de fondo para estudiar el hidrógeno neutro mediante la absorción de 21 cm. También son importantes para comprender el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y su retroalimentación con las galaxias.
Continuar el monitoreo de J0410−0139 con uGMRT y LOFAR para acumular la curva de luz y determinar las escalas de tiempo características de la variabilidad. Realizar sondeos profundos con sensibilidad ≤1 μJy para buscar cuásares débiles en radio a z>6.
Este trabajo está directamente relacionado con el problema no resuelto del recuento de núcleos activos con chorros en el universo temprano: cuántos cuásares a z>6 tienen eyecciones relativistas y cuál es su proporción entre todos los cuásares. También aborda la cuestión del papel de los chorros en la ionización del medio intergaláctico y en el crecimiento de los agujeros negros supermasivos durante los primeros mil millones de años.
La amplificación Doppler δ>19.3 significa que si el chorro de J0410−0139 no estuviera apuntando hacia nosotros, sino en un ángulo aleatorio, su flujo de radio sería miles de veces más débil y simplemente no lo veríamos. En realidad, estamos mirando por el cañón de un cañón cósmico.
En la novela de Stanisław Lem «Fiasco», los protagonistas intentan establecer contacto con una civilización oculta tras potentes fuentes de radio naturales que recuerdan a los blázares. La variabilidad de J0410−0139 lo asemeja a un faro que parpadea, como si alguien controlara el haz.