Solución a la inexplicable firma de hidrógeno en el universo temprano

Esta imagen muestra la galaxia EGSY8p7, una galaxia brillante en el Universo temprano donde se ve la emisión de luz, entre otras cosas, de átomos de hidrógeno excitados: la emisión Lyman-alfa - ESA/WEBB, NASA & CSA

   MADRID, 18 Ene. (EUROPA PRESS) -

   El telescopio Webb ha dado explicación a por qué se detecta en el universo temprano luz de átomos de hidrógeno que deberían haber quedado bloqueados por el gas prístino formado tras el Big-Bang.

   El instrumento NIRCam instalado en el telescopio espacial ha revelado por primera vez objetos pequeños y débiles que rodean las mismas galaxias que muestran esta "inexplicable" emisión de hidrógeno. En combinación con simulaciones modernas de galaxias en el Universo temprano, las observaciones han demostrado que la fusión caótica de estas galaxias vecinas es la fuente de esta emisión de hidrógeno.

   La luz viaja a una velocidad finita (300.000 kilómetros por segundo), lo que significa que cuanto más lejos está una galaxia, más tiempo le toma a su luz llegar a nuestro Sistema Solar. Como resultado, las observaciones de las galaxias más distantes no sólo exploran los confines del Universo, sino que también nos permiten estudiar el Universo tal como era en el pasado.

   Para estudiar el Universo primitivo, los astrónomos necesitan telescopios excepcionalmente potentes que sean capaces de observar galaxias muy distantes y, por tanto, muy débiles. Una de las capacidades clave de Webb es su capacidad para observar esas galaxias muy distantes y, por tanto, investigar la historia temprana del Universo. Un equipo internacional de astrónomos ha aprovechado de manera excelente la asombrosa capacidad de Webb para resolver un antiguo misterio de la astronomía.

   Las galaxias más antiguas fueron lugares de formación estelar vigorosa y activa y, como tales, eran fuentes ricas de un tipo de luz emitida por átomos de hidrógeno llamada emisión Lyman-alfa. Sin embargo, durante la época de la reionización una inmensa cantidad de gas hidrógeno neutro rodeó estas áreas de formación estelar activa (también conocidas como viveros estelares). Además, el espacio entre galaxias estaba lleno de más gas neutro que en la actualidad.

   El gas puede absorber y dispersar muy eficazmente este tipo de emisión de hidrógeno, por lo que los astrónomos han predicho desde hace tiempo que la abundante emisión de Lyman-alfa liberada en el Universo temprano no debería ser observable en la actualidad. Sin embargo, esta teoría no siempre ha resistido el escrutinio, ya que los astrónomos ya han observado ejemplos de emisiones muy tempranas de hidrógeno. Esto ha presentado un misterio: ¿cómo es posible que se esté observando esta emisión de hidrógeno, que hace mucho tiempo debería haber sido absorbida o dispersada? explica en un comunicado Callum Witten, investigador de la Universidad de Cambridge e investigador principal del nuevo estudio.

   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 del Big-Bang. Anteriormente se han sugerido muchas hipótesis para explicar el gran escape de esta emisión "inexplicable".

   El avance del equipo se produjo gracias a las observaciones con el instrumento NIRCam de Webb, que pudieron resolver galaxias más pequeñas y débiles que rodean a las galaxias brillantes desde las que se había detectado la "inexplicable" emisión de hidrógeno.

   En otras palabras, los alrededores de estas galaxias parecen ser un lugar mucho más concurrido de lo que pensábamos anteriormente, lleno de galaxias pequeñas y débiles. Fundamentalmente, estas galaxias más pequeñas interactuaban y se fusionaban entre sí, y Webb ha revelado que las fusiones de galaxias desempeñan un papel importante a la hora de explicar la misteriosa emisión de las galaxias más antiguas, añade Sergio Martín-Álvarez, miembro del equipo de la Universidad de Stanford.

   "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".

   Luego, el equipo utilizó simulaciones por computadora de última generación para explorar los procesos físicos que podrían explicar sus resultados. Descubrieron que la rápida acumulación de masa estelar a través de fusiones de galaxias impulsó una fuerte emisión de hidrógeno y facilitó el escape de esa radiación a través de canales libres del abundante gas neutro. Por lo tanto, la alta tasa de fusión de galaxias más pequeñas no observadas anteriormente presentó una solución convincente al antiguo enigma de la "inexplicable" emisión temprana de hidrógeno.