Los astrónomos han desvelado uno de los mapas más ambiciosos hasta el momento del universo primitivo, revelando un vasto “mar de luz” entre galaxias que de otro modo habría permanecido oculto en estudios anteriores.
Utilizando datos del Experimento de Energía Oscura del Telescopio Hobby-Eberly (HETDEX), los investigadores crearon un mapa 3D de la luz emitida por el hidrógeno excitado hace entre 9 y 11 mil millones de años, cuando el universo estaba en medio del “mediodía cósmico”, su era pico de formación estelar. Esta forma específica de luz, conocida como Lyman-alfa, se produce cuando los átomos de hidrógeno son energizados por la radiación de estrellas jóvenes y calientes, creando un brillo ultravioleta distintivo que puede rastrearse a través de vastas distancias cósmicas.
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“La radiación Lyman alfa es una característica importante de las galaxias en este período de la historia del universo, una era de vigorosa formación estelar”, dijo en el comunicado Robin Ciardullo, coautor del estudio. “Antes de este estudio, la ubicación de las galaxias más débiles y del gas, que también emite radiación Lyman alfa, seguía siendo en gran medida desconocida”.
Otros mapas gigantes del universo se han centrado en catalogar galaxias individuales: ciudades cósmicas de luz lo suficientemente brillantes como para destacarse en la oscuridad. Esos estudios han sido cruciales para rastrear estructuras a gran escala y estudiar la energía oscura. Pero se les escapa algo importante: el tenue resplandor del gas hidrógeno y las pequeñas y oscuras galaxias que se encuentran entre las brillantes balizas.
“Hay todo un mar de luz en los espacios aparentemente vacíos intermedios”, dijo en el comunicado Maja Lujan Niemeyer, autora principal del estudio.
El nuevo mapa se creó utilizando una técnica llamada Line Intensity Mapping. En lugar de identificar las galaxias una por una, los astrónomos midieron la luz combinada de la longitud de onda Lyman-alfa característica del hidrógeno a través de enormes franjas de cielo. El hidrógeno, el elemento más abundante del universo, emite esta luz ultravioleta cuando lo energizan estrellas jóvenes. Al rastrear ese brillo, los científicos pueden rastrear no sólo las galaxias brillantes sino también el gas difuso que las rodea y conecta.
El resultado se parece menos a un mapa de ciudad nítido y más a un mapa de calor de toda la iluminación: capturando todo el “mar de luz” que atraviesa la red cósmica. Eso lo convierte en una nueva y poderosa herramienta para estudiar cómo se formaron y evolucionaron las galaxias dentro de sus entornos, y el papel que desempeñó el gas intergaláctico.
El mapa se construyó a partir de un enorme conjunto de datos que comprende más de 600 millones de espectros recopilados por HETDEX, originalmente diseñado para medir la expansión del universo y sondear la energía oscura. Al extraer este archivo y utilizar supercomputadoras con programación personalizada para analizar el gran conjunto de datos, los investigadores reconstruyeron una vista 3D de la distribución del hidrógeno en un vasto volumen cósmico. Debido a que la materia se acumula bajo la gravedad, el equipo podría utilizar las posiciones de galaxias brillantes conocidas para ayudar a interpretar el brillo más tenue del fondo, revelando estructuras ocultas que estudios anteriores no pudieron detectar directamente.
Al trazar mapas del hidrógeno durante la era de formación estelar más activa del universo, los astrónomos obtienen una imagen más clara de cómo las galaxias absorbieron gas, formaron estrellas y se ensamblaron en las estructuras a gran escala que vemos hoy. El trabajo también señala un cambio más amplio en la cartografía cósmica: los estudios futuros pueden depender cada vez más del mapeo de intensidad para revelar no sólo los objetos más brillantes del universo, sino también el marco completo y brillante que los une.
“Este estudio es un primer paso emocionante en el uso del mapeo de intensidad para comprender los procesos involucrados en cómo se forman y evolucionan las galaxias”, dijo en el comunicado Caryl Gronwall, coautora del estudio. “La combinación del telescopio pionero Hobby-Eberly con nuevos instrumentos complementarios está marcando el comienzo de una era dorada para la cartografía del cosmos”.
Sus hallazgos fueron publicados el 3 de marzo en The Astrophysical Journal.