El mejor mapa tridimensional del Universo adolescente

MADRID, 24 Oct. (@CIENCIAPLUS) -

   Científicos han creado uno de los mapas más completos en 3D de una porción del Universo adolescente, con la luz extremadamente tenúe de galaxias a 10.800 millones de años luz.

   El mapa muestra una red de gas de hidrógeno que varía de baja a alta densidad en un momento en que el Universo estaba hecho de una fracción de la materia oscura que vemos hoy.

   El nuevo estudio, dirigido por Khee-Gan Lee y su equipo del Instituto Max Planck de Astronomía en colaboración con investigadores de Berkeley Lab y la Universidad de Berkeley, se publicará en un próximo número de Astrophysical Journal Letters.

   Además de proporcionar un nuevo mapa de parte del Universo a una edad temprana, dice David Schlegel de Berkeley Lab, el trabajo demuestra una técnica novedosa para hacer mapas del Universo de alta resolución.

A LA ESPERA DE DESI

   La nueva técnica, que utiliza las galaxias distantes para reflejar  la luz de fondo del gas hidrógeno, podrían servir para los futuros proyectos de cartografía, dice. Uno de estos proyectos podría ser el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Gestionado por Berkeley Lab, DESI tiene el objetivo de producir el mapa más completo del Universo.

   "DESI fue diseñado sin la posibilidad de extraer la información de las galaxias más lejanas", dice Schlegel, "Ahora que sabemos que esto es posible, DESI promete ser aún más poderoso."

   El primer gran mapa en 3D del Universo fue creado a partir de datos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que comenzó en 1998. Con los años, este proyecto ha proporcionado datos para hacer un mapa de alta resolución del universo cercano, dentro de aproximadamente mil millones de años luz. Las mejoras recientes del telescopio han estirado nuestra capacidad de mapear el Universo a cerca de 6.000 millones de años luz, pero, según Schlegel, es un mapa bastante genérico con datos incompletos en algunas áreas.

   La próxima generación de mapas vendrá del proyecto DESI, programado para comenzar a operar en el año 2018 a la espera de financiación. DESI permitirá a los científicos visualizar 10 veces el volumen del SDSS y se extenderá hasta unos 10.000 millones de años luz de distancia.

   Más allá, dice Schlegel, la expectativa era que el mapa resultase escaso. La razón: los astrónomos planeaban usar una técnica conocida que utiliza la brillante luz de los quásares, que son, por desgracia, dispersos y escasos.

   La técnica utiliza un fenómeno llamado absorción bosque Lyman-alfa, que se basa en el hecho de que existen vastas nubes de hidrógeno entre la Tierra y los cuásares y galaxias distantes. A cierta distancia, medida por el desplazamiento al rojo de la luz, los astrónomos pueden determinar la densidad de hidrógeno, basado en la absorción de luz cuasar. El problema es que esto sólo proporciona información sobre la presencia de hidrógeno a lo largo de la línea de visión, no en un mayor volumen de espacio.

UNA BROCHETA DE GALAXIAS

   "Es un mapa muy raro porque no es realmente 3D", explica Schlegel. "En todas estas brochetas; no tenemos una imagen de lo que hay entre los cuásares, sólo lo que hay a lo largo de los pinchos."

   Los investigadores creen que su nueva técnica, que utiliza la débil luz de numerosas galaxias distantes en lugar de la de los quásares escasos, puede llenar los vacíos entre estos pinchos.

   Antes de este estudio, no se sabía si las galaxias a más de 10.000 millones de años luz de distancia podrían proporcionar suficiente luz para que sea útil, dice Schlegel. Pero a principios de este año, el equipo reunió cuatro horas de datos en el telescopio Keck-1 durante un breve descanso con cielo nublado. "Resultó ser tiempo suficiente para probar que podríamos hacer esto", dice Schlegel.

   Por supuesto, la luz de las galaxias era de hecho extremadamente débil. Con el fin de utilizarla para un mapa, los investigadores tuvieron que desarrollar algoritmos para restar luz del cielo que de otro modo ahogaría las señales galácticos. Schlegel desarrolló el algoritmo para hacerlo, mientras que Casey Stark y Martin White de la Universidad de Berkeley modificaron un algoritmo existente, llamado un filtro Wiener, para crear el mapa en 3D en una computadora portátil estándar.

   Debido a que el proyecto fue una prueba de concepto, los investigadores están planeando obtener más tiempo del telescopio Keck-1 para ampliar el volumen de espacio. "Esta técnica es muy eficiente y no tomaría mucho tiempo obtener datos suficientes para cubrir volúmenes de cientos de millones de años luz de lado", dice Khee-Gan Lee.