Usar la galaxia como telescopio para ver el corazón del universo joven

La representación de un artista muestra cómo un cúmulo de galaxias (cúmulo de lentes) actúa como una lente gravitatoria que magnifica y extiende la luz de una galaxia de fondo. - W. M. KECK OBSERVATORY/ADAM MAKARENKO

   MADRID, 18 May. (EUROPA PRESS) -

   Un nuevo instrumento único, junto con un potente telescopio y un poco de ayuda de la naturaleza, ha permitido asomarse a las guarderías galácticas en el corazón del joven universo.

   Después del Big Bang, hace unos 13.800 millones de años, el universo primitivo estaba lleno de enormes nubes de gas neutro difuso, conocidas como sistemas Lyman-alfa amortiguados (SLA). Estos SLA sirvieron como viveros galácticos, ya que los gases de su interior se condensaron lentamente para alimentar la formación de estrellas y galaxias. Todavía hoy pueden observarse, pero no es fácil.

   "Las SLA son la clave para entender cómo se forman las galaxias en el universo, pero suelen ser difíciles de observar porque las nubes son demasiado difusas y no emiten luz", explica en un comunicado Rongmon Bordoloi, profesor adjunto de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte (Estados Unidos) y autor de la nueva investigación, publicada en Nature.

   Actualmente, los astrofísicos utilizan los cuásares -agujeros negros supermasivos que emiten luz- como "luz de fondo" para detectar las nubes de SLA. Y aunque este método permite a los investigadores localizar los SLA, la luz de los cuásares sólo actúa como pequeños pinchos a través de una nube masiva, lo que dificulta los esfuerzos para medir su tamaño y masa totales.

   Sin embargo, Bordoloi y John O'Meara, científico jefe del Observatorio W.M. Keck de Kamuela (Hawai), encontraron una forma de sortear el problema utilizando una galaxia con lente gravitacional y espectroscopia de campo integral para observar dos SLA -y las galaxias que los albergan- que se formaron hace unos 11.000 millones de años, no mucho después del big bang.

   "Las galaxias con lente gravitacional son galaxias que aparecen estiradas y brillantes --explica Bordoloi--. Esto se debe a que hay una estructura gravitacionalmente masiva delante de la galaxia que dobla la luz que proviene de ella mientras viaja hacia nosotros. Así que acabamos viendo una versión ampliada del objeto: es como si usáramos un telescopio cósmico que aumenta el aumento y nos da una mejor visualización", añade.

   Según apunta, "la ventaja de esto es doble: Una, el objeto de fondo se extiende por el cielo y es brillante, por lo que es fácil tomar lecturas del espectro en diferentes partes del objeto. En segundo lugar, como las lentes extienden el objeto, se pueden explorar escalas muy pequeñas --prosigue--. Por ejemplo, si el objeto tiene un año luz de diámetro, podemos estudiar trozos pequeños con muy alta fidelidad".

   Las lecturas del espectro permiten a los astrofísicos "ver" elementos del espacio profundo que no son visibles a simple vista, como los SLA gaseosos difusos y las posibles galaxias que contienen. Normalmente, la recopilación de las lecturas es un proceso largo y minucioso. Pero el equipo resolvió este problema realizando una espectroscopia de campo integral con el Keck Cosmic Web Imager.

   La espectroscopia de campo integral permitió a los investigadores obtener un espectro en cada uno de los píxeles de la parte del cielo a la que se dirigía, lo que hace que la espectroscopia de un objeto extenso en el cielo sea muy eficiente.

   Esta innovación, combinada con la galaxia de lente gravitacional estirada y brillante, permitió al equipo cartografiar el gas difuso de la SLA en el cielo con gran fidelidad. Gracias a este método, los investigadores pudieron determinar no sólo el tamaño de los dos SLA, sino también que ambos contenían galaxias anfitrionas.

   "He esperado la mayor parte de mi carrera por esta combinación: un telescopio y un instrumento lo suficientemente potentes, y la naturaleza dándonos un poco de suerte en las alineaciones para estudiar no uno, sino dos SLA de una manera nueva y rica --resalta O'Meara--. Es fantástico ver cómo la ciencia llega a buen puerto".

   Los investigadores recuerdan que los SLA son enormes, con diámetros superiores a 17,4 kiloparsecs, más de dos tercios del tamaño actual de la Vía Láctea. A modo de comparación, hace 13.000 millones de años, una galaxia típica tendría un diámetro inferior a 5 kiloparsecs. Un parsec es 3,26 años luz, y un kiloparsec es 1.000 parsecs, por lo que la luz tardaría unos 56.723 años en recorrer cada SLA.

   "Pero para mí, lo más sorprendente de los SLA que observamos es que no son únicos: parecen tener similitudes en su estructura, se detectaron galaxias anfitrionas en ambos y sus masas indican que contienen suficiente combustible para la siguiente generación de formación estelar --afirma Bordoloi--. Con esta nueva tecnología a nuestra disposición, vamos a poder profundizar en cómo se formaron las estrellas en el universo primitivo".