Los astrónomos que usan el telescopio Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak, un programa del Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Infrarroja Óptica de NSF, han identificado varias burbujas superpuestas de gas de hidrógeno ionizado por las estrellas en las primeras galaxias, apenas 680 millones de años después del Big BangEsta es la evidencia directa más temprana del período en que la primera generación de estrellas se formó y comenzó a reionizar el gas de hidrógeno que impregnaba el Universo.
Hubo un período en el Universo muy temprano, conocido como las "edades oscuras cósmicas" - cuando las partículas elementales, formadas en el Big Bang, se combinaron para formar hidrógeno neutro pero aún no existían estrellas o galaxias para iluminar elUniverso. Este período comenzó menos de medio millón de años después del Big Bang y terminó con la formación de las primeras estrellas. Si bien esta etapa en la evolución de nuestro Universo está indicada por simulaciones por computadora, la evidencia directa es escasa.
Ahora, los astrónomos que usan el generador de imágenes infrarrojas NEWFIRM en el telescopio Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional Kitt Peak del Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Infrarroja Óptica Laboratorio OIR de NSF, informaron que tomaron imágenes de un grupo de galaxias, conocido como EGS77 [1], que contiene estas primeras estrellas. Sus resultados se anunciaron en una conferencia de prensa celebrada hoy en la 235ª reunión de la American Astronomical Society AAS en Honolulu, Hawai '.
"El joven Universo estaba lleno de átomos de hidrógeno, que atenúan tanto la luz ultravioleta que bloquean nuestra visión de las galaxias tempranas", dijo James Rhoads en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien presentó los hallazgos en la conferencia de prensa de AAS"EGS77 es el primer grupo de galaxias atrapado en el acto de despejar esta niebla cósmica"
El equipo comenzó con un estudio de imágenes diseñado para detectar galaxias de alto desplazamiento al rojo y combinó estos datos con las imágenes correspondientes tomadas por el telescopio espacial Hubble. Esto permitió al equipo calcular lo que se conoce como desplazamiento al rojo fotométrico, un proxy para estimar la distancia.estos desplazamientos al rojo, la luz de una galaxia se desplaza completamente fuera del rango de longitudes de onda a las que el ojo humano es sensible el espectro visible a longitudes de onda más largas infrarrojas. Los criterios para seleccionar candidatos a galaxias distantes incluyeron una detección clara de ellos en el especialfiltros infrarrojos de banda estrecha utilizados con NEWFIRM en el telescopio Mayall de 4 metros y una no detección completa en las bandas de filtro óptico de longitud de onda más corta utilizadas por Hubble ". El descubrimiento de las dos galaxias más débiles en el grupo solo fue posible gracias al filtro especial de banda estrechausado con NEWFIRM ", dijo el líder del equipo Vithal Tilvi, investigador de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe.
"La luz intensa de las galaxias puede ionizar el gas de hidrógeno circundante, formando burbujas que permiten que la luz de las estrellas viaje libremente", dijo Tilvi. "EGS77 ha formado una gran burbuja que permite que su luz viaje a la Tierra sin mucha atenuación. Eventualmente, burbujas comocrecieron alrededor de todas las galaxias y llenaron el espacio intergaláctico, despejando el camino para que la luz viaje a través del Universo "
EGS77 fue descubierto como parte de la encuesta Cosmic Deep and Wide Narrowband Cosmic DAWN, para la cual Rhoads sirve como investigador principal. El equipo fotografió un área pequeña en la constelación de Boötes usando un filtro personalizado en la Astronomía Óptica NacionalEl observador de imágenes infrarrojas de campo extremadamente amplio del Observatorio NEWFIRM. Ron Probst, un miembro del equipo DAWN que también ayudó a desarrollar NEWFIRM, agrega: "Estos resultados muestran el valor de mantener instrumentos en nuestros observatorios nacionales que sean potentes y puedan adaptarse de manera flexible para buscar nuevospreguntas científicas, preguntas que pueden no haberse tenido en cuenta cuando se construyó originalmente un instrumento "
Una vez identificadas, las distancias y, por lo tanto, las edades de estas galaxias se confirmaron con espectros tomados con el espectrógrafo MOSFIRE en el telescopio Keck I en el Observatorio WM Keck en Maunakea en Hawái. Las tres galaxias muestran fuertes líneas de emisión de hidrógeno Lymanalfa en un desplazamiento al rojo z = 7.7, lo que significa que los estamos viendo aproximadamente a 680 millones de años después del Big Bang. El tamaño de la burbuja ionizada alrededor de cada uno se derivó del modelado por computadora. Estas burbujas se superponen espacialmente, pero son lo suficientemente grandes alrededor de 2,2 millones de años luz que los fotones alfa de Lyman se desplazan hacia el rojo antes de que alcancen el límite de la burbuja y puedan escapar ilesos, lo que permite a los astrónomos detectarlos.
"Esperábamos que las burbujas de reionización de esta era en la historia cósmica fueran raras y difíciles de encontrar", dijo Sangeeta Malhotra, colaboradora de la NASA GSFC, "por lo que la confirmación de esta transición es importante". Este "amanecer cósmico"El estado intermedio entre un universo neutral y un ionizado es algo que se ha predicho. Estos descubrimientos son posibles gracias a la disponibilidad de poderosos instrumentos astronómicos que pueden sondear el universo de una manera inimaginable por las generaciones pasadas de astrónomos.
Notas
[1] EGS, o la Franja Groth Extendida, es una región fotografiada por HST en 2005; corresponde a una franja estrecha del cielo del ancho de un dedo sostenido a la longitud de los brazos. Hay al menos 50,000 galaxias conocidas dentrola tira.
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Esta investigación se presentará en un próximo documento y actualmente está cerca de ser aceptada.
El equipo de investigación está compuesto por :
V. Tilvi, Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, Universidad Estatal de Arizona, Tempe, AZ; S. Malhotra, División de Ciencia de Astrofísica, Centro de Vuelo Espacial Goddard, Greenbelt, MD; JE Rhoads, División de Ciencia de Astrofísica, Centro de Vuelo Espacial Goddard,Greenbelt; A. Coughlin, Chandler-Gilbert Community College, Chandler, AZ; Z. Zheng, CAS Laboratorio clave para la investigación en galaxias y cosmología, Observatorio Astronómico de Shanghai, Shangha, República Popular de China; SL Finkelstein, Departamento de Astronomía, Universidad deTexas en Austin, Austin, TX; S. Veilleux, Departamento de Astronomía e Instituto Conjunto de Ciencia Espacial, Universidad de Maryland, College Park, MD; B. Mobasher, Departamento de Física y Astronomía, Universidad de California, Riverside, CA; JWang, Laboratorio clave de investigación de CAS en galaxias y cosmología, Departamento de Astronomía, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, Anhui, República Popular de China; Rob Probst, NOAO, 950 N. Cherry Avenue, Tucson, AZ 85719.
El Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Infrarroja Óptica de NSF, el centro de EE. UU. Para la astronomía infrarroja óptica en tierra, opera el Observatorio Gemini internacional, el Observatorio Nacional Kitt Peak KPNO, el Observatorio Interamericano Cerro Tololo CTIO, la Ciencia de la Comunidady Data Center CSDC, y el Large Synoptic Survey Telescope LSST. Es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía AURA bajo un acuerdo cooperativo con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica eshonrados de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du'ag Kitt Peak en Arizona, en Maunakea en Hawai'i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y reconocemos el importante papel cultural y la reverencia queestos sitios tienen que ver con la nación Tohono O'odham, la comunidad nativa de Hawai y las comunidades locales en Chile, respectivamente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía AURA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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