Observan un Grupo de Galaxias Distantes que Conducen a una Antigua Transformación Cósmica
Observan un Grupo de Galaxias Distantes que Conducen a una Antigua
Transformación Cósmica
Un equipo internacional de
astrónomos financiado en parte por la NASA ha encontrado el grupo de galaxias
más alejado identificado hasta la fecha. Llamado EGS77, el trío de galaxias
data de una época en que el universo tenía solo 680 millones de años, o menos
del 5% de su edad actual de 13,8 billones de años.
Más significativamente, las observaciones muestran que las
galaxias son participantes en un amplio cambio cósmico llamado reionización. La
era comenzó cuando la luz de las primeras estrellas cambió la naturaleza del
hidrógeno en todo el universo de manera similar a la fusión de un lago
congelado en primavera.
"El joven universo estaba lleno de átomos de hidrógeno, que
atenúan tanto la luz ultravioleta que bloquean nuestra visión de las primeras
galaxias", dijo James Rhoads del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la
NASA en Greenbelt, Maryland, quien presentó los hallazgos el 5 de Enero en la
235ª reunión de la Sociedad Americana de Astronomía en Honolulu. "EGS77
es el primer grupo de galaxias atrapado en el acto de despejar esta niebla
cósmica".
Si bien se
han observado galaxias individuales más distantes, EGS77 es el grupo de
galaxias más alejado hasta la fecha que muestra las longitudes de onda
específicas de la luz ultravioleta lejana revelada por la reionización. Esta
emisión, llamada luz Lyman alfa, es prominente en todos los miembros de EGS77.
En su
primera fase, el universo era un plasma brillante de partículas, incluidos
electrones, protones, núcleos atómicos y luz. El universo estaba en un estado
ionizado, similar al gas dentro de un letrero de neón iluminado o un tubo
fluorescente.
Después de
que el universo se expandió y se enfrió durante aproximadamente 380.000 años,
los electrones y protones se combinaron en los primeros átomos, más del 90% de
ellos hidrógeno. Cientos de millones de años después, este gas formó las
primeras estrellas y galaxias. Pero la presencia misma de este abundante gas
plantea desafíos para detectar galaxias en el universo primitivo.
Los átomos
de hidrógeno absorben fácilmente y reemiten rápidamente la luz ultravioleta
lejana conocida como emisión Lyman alfa, que tiene una longitud de onda de
121,6 nanómetros. Cuando se formaron las primeras estrellas, parte de la luz
que produjeron coincidía con esta longitud de onda. Debido a que la luz de
Lyman alfa interactuaba fácilmente con los átomos de hidrógeno, no podía viajar
mucho antes de que el gas la dispersara en direcciones aleatorias.
"La
luz intensa de las galaxias puede ionizar el gas de hidrógeno circundante,
formando burbujas que permiten que la luz de las estrellas viaje
libremente", dijo el miembro del equipo Vithal Tilvi, investigador de la
Universidad Estatal de Arizona en Tempe. “EGS77 ha formado una gran burbuja que
permite que su luz viaje a la Tierra sin mucha atenuación. Eventualmente,
burbujas como estas crecieron alrededor de todas las galaxias y llenaron el
espacio intergaláctico, reionizando el universo y despejando el camino para que
la luz viaje a través del cosmos ".
Debido a
que el universo se está expandiendo, la luz Lyman alfa de EGS77 se ha extendido
durante sus viajes, por lo que los astrónomos realmente la detectan en
longitudes de onda del infrarrojo cercano. No podemos ver estas galaxias en luz
visible ahora porque esa luz comenzó en longitudes de onda más cortas que Lyman
alfa y se dispersó por la niebla de los átomos de hidrógeno.
Para ayudar
a seleccionar candidatos distantes, los investigadores compararon sus imágenes
con datos disponibles públicamente de la misma región tomadas por los
telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA. Las galaxias que aparecen
brillantes en imágenes de infrarrojo cercano fueron marcadas como posibles
candidatos, mientras que aquellas que aparecieron en luz visible fueron
rechazadas por estar demasiado cerca.
El equipo
confirmó las distancias a las galaxias de EGS77 utilizando el espectrómetro de
objetos múltiples para exploración infrarroja (MOSFIRE) en el telescopio Keck I
en el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawai. Las tres galaxias muestran
líneas de emisión de Lyman alfa a longitudes de onda ligeramente diferentes, lo
que refleja distancias ligeramente diferentes. La separación entre las galaxias
adyacentes es de aproximadamente 2,3 millones de años luz, o un poco más cerca
que la distancia entre la galaxia Andrómeda y nuestra propia Vía Láctea.
"Si
bien este es el primer grupo de galaxias identificado como responsable de la
reionización cósmica, las futuras misiones de la NASA nos contarán mucho
más", dijo la coautora Sangeeta Malhotra en Goddard. "El próximo
telescopio espacial James Webb es sensible a la emisión Lyman alfa de galaxias
incluso más débiles a estas distancias y puede encontrar más galaxias dentro de
EGS77".
Los
astrónomos esperan que burbujas de reionización similares de esta época sean
raras y difíciles de encontrar. El futuro telescopio WFIRST de la NASA podría
descubrir ejemplos adicionales, iluminando aún más esta importante transición
en la historia cósmica.
Actualizado: 6/1/2020
Foto: Nasa.
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