Los astrónomos han producido uno de los mapas cósmicos más precisos y completos jamás realizados, que revela un brillante “mar de luz” que impregnaba el universo primitivo.
A diferencia de otros mapas universales, esta representación 3D está compuesta por luz emitida por un solo elemento: el hidrógeno, el elemento más simple y abundante del universo, que emite grandes cantidades de una longitud de onda de luz específica cuando es excitado por la energía de las estrellas cercanas.
Al medir esta luz a lo largo de una vasta porción del cielo, los astrónomos obtuvieron una visión de cómo era el universo hace entre 9 y 11 mil millones de años, durante una época de vigorosa formación estelar.
La nueva investigación, descrita en un artículo publicado el 3 de marzo en The Astrophysical Journal, forma parte del Experimento de Energía Oscura del Telescopio Hobby-Eberly (HETDEX), un estudio del cielo que tiene como objetivo esclarecer cómo la energía oscura y la gravedad dan forma al universo. Los investigadores ahora pueden comparar sus simulaciones con estos nuevos datos, recopilados con el Telescopio Hobby-Eberly en el Observatorio McDonald en Texas, para evaluar cómo los modelos cosmológicos difieren de las observaciones
Una forma emocionante de ver el universo bebé.
Cuando los átomos de hidrógeno son bombardeados por radiación estelar, se excitan y emiten luz Lyman-alfa, una longitud de onda específica en la parte ultravioleta del espectro electromagnético. Las galaxias masivas y brillantes son más fáciles de detectar, pero las estructuras galácticas más tenues y las inmensas nubes de gas interestelar que forman estrellas y galaxias han permanecido en gran medida sin ser detectadas, hasta ahora.
Para revelar el mar de luz que impregnaba el cosmos incipiente, los investigadores emplearon una técnica llamada mapeo de intensidad de líneas, que se centra en las longitudes de onda reveladoras, o emisiones espectrales características, emitidas por diferentes elementos. Por lo tanto, los astrónomos pueden usar el mapeo de líneas para representar gráficamente la concentración y distribución de esos elementos específicos en todo el cosmos, formando un mapa de las galaxias luminosas y las nubes de gas incandescentes iluminadas por átomos de hidrógeno excitados.
La cosmología consiste en ampliar el campo de visión
Al estudiar galaxias, estrellas u otros objetos celestes individuales, los astrónomos analizan sus características mediante un acercamiento. La cosmología, sin embargo, requiere un alejamiento. Por consiguiente, el sondeo HETDEX no observa galaxias individuales, sino la luz combinada de cada objeto en una región designada del cielo. Como resultado, los astrónomos pueden recopilar datos integrados de una multitud de galaxias y nubes de gas intergalácticas simultáneamente.
“Imagina que estás en un avión mirando hacia abajo”, declaró Julian Muñoz, coautor del estudio y cosmólogo teórico de la Universidad de Texas en Austin. “La forma ‘tradicional’ de realizar estudios de galaxias es como mapear sólo las ciudades más brillantes: se sabe dónde están los grandes centros de población, pero se pasa por alto a todos los que viven en los suburbios y pueblos pequeños. El mapeo de intensidad es como ver la misma escena a través de una ventana de avión borrosa: se obtiene una imagen más borrosa, pero se captura toda la luz y no solo los puntos más brillantes”.
En la búsqueda por comprender la energía oscura y cartografiar más de 1 millón de galaxias brillantes, HETDEX “ha reunido más de 600 millones de espectros en un área equivalente a más de 2.000 lunas llenas, creando un conjunto de datos sin precedentes”, dijeron los investigadores en una declaración diferente.
Una era dorada de la cartografía cósmica
El método de mapeo que HETDEX hace posible ofrece otra forma de examinar las fuerzas impulsoras de la cosmología y cómo se distribuye la masa en todo el universo.
“Estos nuevos mapas 3D nos permiten estudiar cómo se agrupan las galaxias”, dijo a Live Science por correo electrónico el coautor del estudio, Karl Gebhardt, profesor de astrofísica en la Universidad de Texas en Austin. “El culpable de que las galaxias se junten es la gravedad. Así que, al estudiar las propiedades de agrupamiento, comprendemos las propiedades de la gravedad y cuánta masa existe”, explicó Gebhardt.
Ver las estructuras galácticas como un colectivo es invaluable para medir las fluctuaciones de densidad a gran escala en todo el cosmos y explorar la influencia de la energía oscura, la misteriosa entidad que parece estar acelerando la expansión del universo.
Como era de esperar, detectar las señales de las galaxias antiguas es difícil, “pero excluir la débil señal de todo lo demás (galaxias débiles en primer plano, ruido del detector, artefactos producidos por las técnicas de análisis, fuentes de luz dispersas como la Luna, líneas débiles de absorción/emisión de la atmósfera de la Tierra) es aún más difícil”, dijo a Live Science por correo electrónico el coautor del estudio, Robin Ciardullo, profesor de astronomía y astrofísica en Penn State y gerente de observación de HETDEX.
El siguiente paso es mejorar las técnicas de reducción de ruido y separar las señales deseadas de los numerosos contaminantes astronómicos y terrestres. Los investigadores podrán entonces utilizar fuentes más débiles y objetos de menor masa como indicadores de la evolución cósmica para restringir con mayor robustez los modelos de gravedad.
“El Hobby-Eberly es un telescopio pionero”, afirmó Muñoz. “Y con la incorporación de nuevos instrumentos complementarios, estamos entrando en una era dorada para la cartografía del cosmos”.
Fuente: Live Science.
