El Universo primitivo era un lugar oscuro. Estaba lleno de hidrógeno que bloqueaba la luz y no mucho más.
Sólo cuando las primeras estrellas se encendieron e iluminaron su entorno con radiación ultravioleta, comenzó a reinar la luz. Eso ocurrió durante la Época de la Reionización.
Pero antes de que el Universo se iluminara bien, un tipo de luz específico y misterioso atravesó la oscuridad: las emisiones Lyman-alfa.
Aunque el Universo primitivo era demasiado oscuro para que la luz viajara a través del gas opaco que lo dominaba, los astrónomos todavía han detectado algunas líneas Lyman-alfa antes de que se encendieran las luces en la Época de Reionización.
¿De dónde vino? Ésa ha sido una importante pregunta sin respuesta que muchos han reflexionado.
Las emisiones de Lyman-alfa ocurren en el rango UV y provienen de los átomos de hidrógeno a medida que sus electrones pasan a un estado energético específico. Las líneas espectrales de Lyman-alfa son parte de lo que los astrónomos llaman el bosque de Lyman-alfa.
El bosque es una serie de líneas de absorción que surgen del hidrógeno en objetos astronómicos distantes. A medida que su luz atraviesa nubes de gas con diferentes corrimientos al rojo, crea la bosque de líneas Lyman-alfa.
“Proporcionar una explicación para la sorprendente detección de Lyman-alfa en estas galaxias tempranas es un gran desafío para los estudios extragalácticos”, escriben los autores de una nueva investigación.
La investigación se publica en Naturaleza Astronomía y puede que haya encontrado la respuesta. Su título es “Descifrando la emisión de Lyman-alfa en lo profundo de la época de la reionización.” El autor principal es Callum Witten, investigador del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.
“Una de las cuestiones más desconcertantes que presentaron observaciones anteriores fue la detección de luz procedente de átomos de hidrógeno en el Universo temprano, que debería haber sido completamente bloqueada por el prístino gas neutro que se formó después de la Big Bang“, dijo Witten en un comunicado de prensa.
“Ya se han sugerido muchas hipótesis para explicar el gran escape de esta emisión ‘inexplicable’.”
Pero ahora hay un nuevo sheriff cosmológico en la ciudad: el Telescopio Espacial James Webb.
El JWST fue construido con la capacidad de mirar hacia atrás en los primeros días del Universo. Ese fue uno de los principales impulsores de todo el esfuerzo.
La capacidad del JWST para detectar los fotones liberados por las estrellas en las primeras galaxias en las primeras etapas de la vida del Universo ha abierto una nueva ventana al Universo temprano y nos está llevando hacia respuestas a muchas preguntas de larga data. El JWST tiene tanto la sensibilidad como la resolución angular para seguir la luz antigua hasta su fuente.
“Aquí aprovechamos de manera única las imágenes de alta resolución y alta sensibilidad de la cámara de infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb para mostrar que todas las galaxias en una muestra de emisores Lyman-alfa con corrimiento al rojo “7 tienen compañeros cercanos”, escriben los investigadores en su artículo. Este es un punto importante con enormes implicaciones.
Las imágenes JWST del emisor Lyman-Alpha LAE EGSY8p68 revelan más detalles que observaciones anteriores con el Telescopio Espacial Hubble. El poder de resolución del JWST revela un grupo de galaxias más pequeñas y más tenues alrededor de las galaxias brillantes en LAE EGSY8p68 que el HST no pudo ver. La región es mucho más ocupada y poblada con mucha formación estelar activa.
“Donde Hubble veía sólo una galaxia grande, Webb ve un cúmulo de galaxias más pequeñas interactuando, y esta revelación ha tenido un enorme impacto en nuestra comprensión de la inesperada emisión de hidrógeno de algunas de las primeras galaxias”, dijo el coautor del estudio Sergio Martín. -Álvarez de la Universidad de Stanford.
Las primeras galaxias eran prodigiosas productoras de estrellas y una rica fuente de emisiones de Lyman-alfa. La mayoría de las emisiones fueron bloqueadas por el hidrógeno neutro primordial que llenaba el espacio entre las galaxias en el Universo temprano. ¿Qué nos dice que la mayoría de los emisores Lyman-Alfa (LAE) sean galaxias vecinas cercanas?
Según los autores, esto nos dice que las fusiones galácticas y su abundante formación estelar están detrás de las emisiones de Lyman-alfa. Una simulación de fusión galáctica produjo una imagen JWST simulada que se parece notablemente a la imagen JWST real de galaxias en interacción.
Los investigadores utilizaron simulaciones de fusiones e interacciones galácticas llamadas Azahar para probar su idea. Azahar demostró que a medida que se acumulaba masa estelar y se formaban estrellas en estas galaxias primitivas, sucedían dos cosas.
Las estrellas emitieron emisiones Lyman-alfa y crearon burbujas y canales de hidrógeno ionizado en el hidrógeno neutro que bloquea la luz. Las burbujas y los canales permitieron el paso de las emisiones de Lyman-alfa.
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Esta investigación muestra que hubo más fusiones galácticas en el Universo temprano de las que podíamos ver antes de que se pusiera en marcha el JWST.
Esas fusiones e interacciones y la abundante formación estelar que generaron son responsables tanto de crear las emisiones de Lyman-alfa como de crear un camino para que salgan del hidrógeno neutro denso y opaco que dominaba el Universo joven.
En pocas palabras, la alta tasa de fusión galáctica en el joven Universo es responsable de las misteriosas emisiones de Lyman-alfa.
Los investigadores aún no han terminado. Están planeando observaciones más detalladas de galaxias en diferentes etapas de fusión para desarrollar aún más su idea.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.