Aunque el universo es un lugar grande, y todas las cosas que contiene pueden parecer simplemente arrojadas por todas partes al azar, hay bastante más estructura de la que podemos ver.

Filamentos.

Filamentos de hidrógeno (en azul). Crédito: Roland Bacon/David Mary/ESO/NASA.

De acuerdo con nuestros modelos del universo y la creciente evidencia, los filamentos de materia oscura conectan objetos masivos como galaxias y cúmulos de galaxias en una vasta red cósmica.

Es a lo largo de estos filamentos que fluye el hidrógeno, que se alimenta de las galaxias, pero no son tan fáciles de ver: entre todas las estrellas y galaxias y núcleos galácticos que brillan intensamente, la débil emisión de hidrógeno difuso en el espacio intergaláctico es difícil de ver, mucho menos mapear.

Sin embargo, nos hemos acercado un paso más. En la culminación de años de trabajo, un equipo internacional de astrónomos dirigido por Roland Bacon del Centro de Investigación Astrofísica de Lyon en Francia, acaba de obtener imágenes directas de varios filamentos de la red cósmica en el universo temprano, aproximadamente a 12 mil millones de años luz de distancia.

Sus resultados no son solo algunas de las pruebas más sólidas hasta ahora de la red cósmica; también encontraron evidencia de que una gran población de galaxias enanas alimenta el brillo de hidrógeno dentro de los filamentos. Este descubrimiento podría alterar drásticamente nuestra comprensión de la formación de galaxias en la infancia del universo.

140 horas

Debido a que la red cósmica es tan difícil de ver, gran parte de nuestra evidencia hasta ahora ha sido indirecta. Algunos científicos han utilizado la forma en que la masa dobla el espacio-tiempo (lentes gravitacionales) para buscar deformaciones en el camino de la luz distante, lo que sugiere que una hebra de la red cósmica se encuentra entre su fuente y nosotros.

Otros investigadores utilizan la luz de los cuásares, galaxias distantes extremadamente brillantes, para buscar la luz absorbida por el hidrógeno a lo largo de los filamentos.

Simulación cosmológica del universo distante, con luz emitida por átomos de hidrógeno en la red cósmica en una región de aproximadamente 15 millones de años luz de diámetro. Crédito: Jeremy Blaizot/proyecto SPHINX.

Bacon y su equipo adoptaron un enfoque diferente: observaron una pequeña parte del cielo durante mucho, mucho tiempo, con un telescopio realmente impresionante. Utilizando el instrumento MUSE en el Very Large Telescope de ESO en Chile, el equipo tomó la increíble cantidad de 140 horas de observaciones de una sección del cielo que también apareció en el campo ultraprofundo del Telescopio Espacial Hubble.

Se había realizado una investigación similar, con astrónomos buscando hebras de luz en un cúmulo de galaxias, hebras de gas ionizado por las propias galaxias. Aquí, también, el trabajo del equipo de Bacon difiere de los esfuerzos anteriores: la investigación anterior investigó un ambiente extremo, mientras que la nueva investigación deliberadamente buscó un lugar anodino.

Izquierda: Simulación cosmológica de un filamento formado por cientos de miles de pequeñas galaxias. Derecha: Como lo ve MUSE en la realidad. Crédito: Thibault Garel/Roland Bacon.

Después de la etapa de planificación, las observaciones del equipo tardaron meses en obtenerse, desde agosto de 2018 hasta enero de 2019. Tuvieron que tomarse en bloques durante la Luna nueva para minimizar la interferencia.

Luego, el equipo tuvo que procesar y analizar los datos, lo que llevó un año más. Pero valió la pena: no solo el 40 por ciento de las galaxias en sus datos eran indetectables en el campo ultraprofundo, sino que los investigadores habían captado imágenes de hidrógeno brillante en filamentos de la red cósmica, que abarcaban millones de años luz.

Universo conectado

De manera fascinante, el análisis del equipo muestra que la mayor parte de la emisión de hidrógeno podría deberse a una gran población de galaxias enanas formadoras de estrellas, esparcidas a lo largo del filamento. No podemos verlos individualmente, por supuesto, están demasiado lejos para resolverlos, pero el trabajo futuro podría ayudar a confirmar este descubrimiento.

Si las galaxias enanas también se canalizan a lo largo de filamentos de la red cósmica, como gotas de agua por un trozo de cuerda, podría ayudar a explicar cómo se formaron y crecieron las galaxias, hasta alcanzar tamaños prodigiosos en el universo temprano, una cuestión que ha dejado perplejos a los cosmólogos.

Además, la búsqueda de la emisión de galaxias enanas formadoras de estrellas podría ayudarnos a encontrar más filamentos de la red cósmica y una comprensión más profunda de cómo está conectado todo en el universo.

La investigación se ha publicado en Astronomy & Astrophysics.

Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.

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