NASA/JPL-CALTECH/ESA/SPITZER/P. OESCH/S. DE BARRO
MADRID, 9 May. (EUROPA PRESS) -
Un nivel de luz más alto del previsto ha sido revelado en algunas de las primeras galaxias del universo, subproducto de la liberación de cantidades increíblemente altas de radiación ionizante.
Este hallazgo del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ofrece pistas sobre la causa de la Época de Reionización, un evento cósmico importante que transformó el universo de ser casi opaco al brillante paisaje de estrellas que se ve hoy en día.
En el nuevo estudio, los investigadores informan sobre las observaciones de algunas de las primeras galaxias que se formaron en el universo, menos de mil millones de años después del Big Bang (o hace poco más de 13 mil millones de años). Los datos muestran que en algunas longitudes de onda específicas de la luz infrarroja, las galaxias son considerablemente más brillantes de lo que los científicos anticiparon.
El estudio es el primero en confirmar este fenómeno para una gran muestra de galaxias de este período, que muestra que no se trata de casos especiales de brillo excesivo, sino que incluso las galaxias promedio presentes en ese momento eran mucho más brillantes en estas longitudes de onda que las galaxias que vemos hoy.
Nadie sabe con certeza cuándo las primeras estrellas de nuestro universo cobraron vida. Pero la evidencia sugiere que entre aproximadamente 100 millones y 200 millones de años después del big bang, el universo se llenó principalmente con hidrógeno gaseoso neutro que tal vez recién había comenzado a unirse en estrellas, que luego comenzaron a formar las primeras galaxias.
Alrededor de mil millones de años después del Big Bang, el universo se había convertido en un firmamento brillante. Algo más había cambiado también: los electrones del omnipresente gas de hidrógeno neutro se habían eliminado en un proceso conocido como ionización. La época de la reionización, el cambio de un universo lleno de hidrógeno neutro a uno lleno de hidrógeno ionizado, está bien documentado.
Antes de esta transformación de todo el universo, las formas de luz de longitud de onda larga, como las ondas de radio y la luz visible, atravesaban el universo más o menos sin restricciones. Pero las longitudes de onda más cortas de la luz, incluida la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, fueron interrumpidas por átomos de hidrógeno neutros. Estas colisiones despojarían los átomos de hidrógeno neutro de sus electrones, ionizándolos.
Pero, ¿qué podría haber producido suficiente radiación ionizante para afectar todo el hidrógeno en el universo? ¿Fueron estrellas individuales? ¿Galaxias gigantes? Si cualquiera de los dos fuera el culpable, esos colonizadores cósmicos tempranos habrían sido diferentes a la mayoría de las estrellas y galaxias modernas, que generalmente no liberan altas cantidades de radiación ionizante. Por otra parte, tal vez algo más causó el evento, como los quásares, galaxias con centros increíblemente brillantes impulsados por enormes cantidades de material que orbitan agujeros negros supermasivos.
"Es una de las mayores preguntas abiertas en cosmología observacional", dijo Stephane De Barros, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en la Universidad de Ginebra en Suiza. "Sabemos que sucedió, pero ¿qué lo causó? Estos nuevos hallazgos podrían ser una gran pista", declaró en un comunicado.
Para mirar hacia atrás en el tiempo, justo antes de que terminara la Época de Reionización, Spitzer contempló dos regiones del cielo durante más de 200 horas cada una, lo que permitió que el telescopio espacial recolectara luz que había viajado durante más de 13.000 millones de años para alcanzarnos.
Como algunas de las observaciones científicas más largas jamás realizadas por Spitzer, formaron parte de una campaña de observación llamada GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey from Spitzer). El estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, también utilizó datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA.
Utilizando estas observaciones ultra profundas de Spitzer, el equipo de astrónomos observó 135 galaxias distantes y descubrió que todas eran particularmente brillantes en dos longitudes de onda específicas de luz infrarroja producidas por la radiación ionizante que interactúa con los gases de hidrógeno y oxígeno dentro de las galaxias. Esto implica que estas galaxias estaban dominadas por estrellas jóvenes y masivas compuestas principalmente de hidrógeno y helio. Contienen cantidades muy pequeñas de elementos "pesados" (como nitrógeno, carbono y oxígeno) en comparación con las estrellas que se encuentran en las galaxias modernas promedio.
Estas estrellas no fueron las primeras estrellas en formarse en el universo (habrían estado compuestas únicamente de hidrógeno y helio), pero aún eran miembros de una generación muy temprana de estrellas. La Época de Reionización no fue un evento instantáneo, así que mientras los nuevos resultados no son suficientes para cerrar el libro sobre este evento cósmico, sí brindan nuevos detalles sobre cómo evolucionó el universo en este momento y cómo se desarrolló la transición.
"No esperábamos que Spitzer, con un espejo no más grande que un Hula-Hoop, fuera capaz de ver galaxias tan cerca del comienzo de los tiempos", dijo Michael Werner, científico del proyecto de Spitzer en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "Pero la naturaleza está llena de sorpresas, y el brillo inesperado de estas primeras galaxias, junto con el magnífico rendimiento de Spitzer, las pone al alcance de nuestro pequeño pero poderoso observatorio", añadió.
