El telescopio espacial Spitzer de la NASA ha revelado que algunas de las primeras galaxias del Universo fueron más brillantes de lo esperado. El exceso de luz es un subproducto de las galaxias que liberan cantidades increíblemente altas de radiación ionizante. El hallazgo ofrece pistas sobre la causa de la Época deLa reionización, un importante evento cósmico que transformó el universo de opaco en su mayoría al brillante paisaje estelar que se ve hoy. El nuevo trabajo aparece en un artículo en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
Los investigadores informan sobre las observaciones de algunas de las primeras galaxias que se formaron en el universo, menos de mil millones de años después del Big Bang o hace poco más de 13 mil millones de años. Los datos muestran que en algunas longitudes de onda específicas de infrarrojosluz, las galaxias son considerablemente más brillantes de lo que los científicos anticiparon. El estudio es el primero en confirmar este fenómeno para una gran muestra de galaxias de este período, lo que demuestra que no se trataba de casos especiales de brillo excesivo, sino que incluso las galaxias promedio presentes en ese momentoeran mucho más brillantes en estas longitudes de onda que las galaxias que vemos hoy.
Nadie sabe con certeza cuándo revivieron las primeras estrellas en nuestro universo. Pero la evidencia sugiere que entre aproximadamente 100 millones y 200 millones de años después del Big Bang, el Universo se llenó principalmente con gas de hidrógeno neutro que quizás acababa de comenzar ase unieron en estrellas, que luego comenzaron a formar las primeras galaxias. Aproximadamente mil millones de años después del Big Bang, el Universo se había convertido en un firmamento brillante. Algo más había cambiado también: los electrones del omnipresente gas neutro de hidrógeno habían sido eliminados enun proceso conocido como ionización. La Época de la reionización el cambio de un universo lleno de hidrógeno neutro a uno lleno de hidrógeno ionizado está bien documentado.
Antes de esta transformación en todo el Universo, las formas de luz de longitud de onda larga, como las ondas de radio y la luz visible, atravesaban el universo más o menos sin trabas. Pero las longitudes de onda de luz más cortas, incluida la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma,- fueron detenidos por átomos de hidrógeno neutros. Estas colisiones despojarían a los átomos de hidrógeno neutros de sus electrones, ionizándolos.
¿Pero qué podría haber producido suficiente radiación ionizante para afectar todo el hidrógeno en el Universo? ¿Fueron estrellas individuales? ¿Galaxias gigantes? Si cualquiera de los dos fuera el culpable, esos primeros colonizadores cósmicos habrían sido diferentes a la mayoría de las estrellas y galaxias modernas, quepor lo general, no liberan grandes cantidades de radiación ionizante. De nuevo, tal vez algo más causó completamente el evento, como los quásares: galaxias con centros increíblemente brillantes alimentados por grandes cantidades de material que orbitan agujeros negros supermasivos.
"Es una de las preguntas abiertas más grandes en cosmología observacional", dijo Stephane De Barros, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en la Universidad de Ginebra en Suiza. "Sabemos que sucedió, pero ¿qué lo causó? Estas nuevaslos hallazgos podrían ser una gran pista "
Para mirar atrás en el tiempo a la era justo antes de que la Época de Reionización terminara, Spitzer miró dos regiones del cielo durante más de 200 horas cada una, permitiendo que el telescopio espacial recogiera la luz que había viajado durante más de 13 mil millones de años paracontactanos
Como algunas de las observaciones científicas más largas llevadas a cabo por Spitzer, formaron parte de una campaña de observación llamada GRANDES, abreviatura de GOODS Era de Reionización del Tesoro de Área Amplia de Spitzer. BIENES en sí mismo un acrónimo: Great Observatories Origins Deep Survey es otra campaña que realizó las primeras observaciones de algunos objetivos GRANDES. El estudio también utilizó datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA.
Utilizando estas observaciones ultra profundas de Spitzer, el equipo de astrónomos observó 135 galaxias distantes y descubrió que todas eran particularmente brillantes en dos longitudes de onda específicas de luz infrarroja producidas por la radiación ionizante que interactúa con los gases de hidrógeno y oxígeno dentro de las galaxias. Esto implicaque estas galaxias estaban dominadas por estrellas jóvenes y masivas compuestas principalmente de hidrógeno y helio, que contienen cantidades muy pequeñas de elementos "pesados" como nitrógeno, carbono y oxígeno en comparación con las estrellas que se encuentran en las galaxias modernas promedio.
Estas estrellas no fueron las primeras estrellas en formarse en el Universo habrían estado compuestas solo de hidrógeno y helio, pero todavía eran miembros de una generación muy temprana de estrellas. La Época de Reionización no fue un evento instantáneo, así queSi bien los nuevos resultados no son suficientes para cerrar el libro sobre este evento cósmico, sí brindan nuevos detalles sobre cómo evolucionó el Universo en este momento y cómo se desarrolló la transición.
"No esperábamos que Spitzer, con un espejo no más grande que un Hula-Hoop, fuera capaz de ver galaxias tan cerca del amanecer de los tiempos", dijo Michael Werner, científico del proyecto de Spitzer en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "Pero la naturaleza está llena de sorpresas, y el brillo inesperado de estas primeras galaxias, junto con el excelente rendimiento de Spitzer, las pone dentro del alcance de nuestro pequeño pero poderoso observatorio".
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA / CSA / ESA, que se lanzará en 2021, estudiará el Universo en muchas de las mismas longitudes de onda observadas por Spitzer. Pero donde el espejo primario de Spitzer tiene solo 85 centímetros de diámetro, el de Webb mide 6.5 metros -- aproximadamente 7.5 veces más grande - permitiendo a Webb estudiar estas galaxias con mucho mayor detalle. De hecho, Webb intentará detectar la luz de las primeras estrellas y galaxias en el Universo. El nuevo estudio muestra que debido a su brillo en esas longitudes de onda infrarroja, las galaxias observadas por Spitzer serán más fáciles de estudiar para Webb de lo que se pensaba anteriormente.
"Estos resultados de Spitzer son ciertamente otro paso para resolver el misterio de la reionización cósmica", dijo Pascal Oesch, profesor asistente de la Universidad de Ginebra y coautor del estudio. "Ahora sabemos que las condiciones físicas enestas primeras galaxias fueron muy diferentes a las galaxias típicas de hoy. Será el trabajo del telescopio espacial James Webb averiguar las razones detalladas de por qué ".
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Materiales proporcionado por Real Sociedad Astronómica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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