Una idea nueva y brillante que muestra cómo las galaxias iluminaron el universo primitivo

Las galaxias en el Universo temprano fueron mucho más brillantes de lo que predijeron los astrónomos, revelan nuevos hallazgos del telescopio espacial Spitzer. Las galaxias antiguas se ven brillando en la luz infrarroja que dejó su fuente durante la edad más temprana de galaxias y estrellas. Los astrónomos creen que este hallazgo podría ayudar a responder un misterio intrigante de la era más temprana de nuestro Cosmos.

Después del Big Bang, el universo se llenó de energía, pero la materia aún no había surgido. La primera materia que surgió fue en forma de hidrógeno ionizado y helio, y la luz comenzó a llenar el Cosmos. Sin embargo, aproximadamente 300,000 años después del Big Bang, este gas ionizado se volvió eléctricamente neutro, y el Universo entró en una era a la que los cosmólogos se refieren como "La Edad Media".

La concepción de un artista de cómo podría haber sido una galaxia primitiva. La formación estelar activa, combinada con frecuentes muertes estelares, habría iluminado el gas entre las estrellas, haciendo que la galaxia sea en gran medida opaca y dejando estos cuerpos con poca estructura. Crédito de la imagen: James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)

Al principio…

La Época de Reionización comenzó 500 millones de años después del Big Bang, en un momento en que los quásares comenzaron a tomar forma y las galaxias comenzaron a desarrollarse. Lentamente, durante otros 500 millones de años, esta reionización iluminó el Universo, convirtiendo el Cosmos de una extensión oscura al lugar brillante que conocemos hoy. Sin embargo, cómo ocurrió la reionización sigue siendo un misterio.

“Es una de las preguntas abiertas más grandes en cosmología observacional. Sabemos que sucedió, pero ¿qué lo causó? Estos nuevos hallazgos podrían ser una gran pista ”, dijo Stephane De Barros de la Universidad de Ginebra en Suiza.

Una imagen compuesta de un campo de galaxias, tomada por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer. Las galaxias más antiguas y oscuras están rodeadas. La imagen insertada en la parte inferior derecha muestra una imagen de primer plano y larga exposición de una de estas antiguas familias de estrellas. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. Oesch / S. De Barros / I.Labbe

El telescopio espacial Spitzer se utilizó para mirar hacia atrás a las primeras galaxias del Cosmos, a 13 mil millones de años luz de distancia de la Tierra. El examen de 135 galaxias encontró que estos cuerpos antiguos, poblados por estrellas jóvenes y masivas, eran sorprendentemente enérgicos en dos frecuencias de luz infrarroja. Estas longitudes de onda eran consistentes con la luz producida por la radiación ionizante que interactúa con hidrógeno y oxígeno dentro de las galaxias.

“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. Pero la naturaleza está llena de sorpresas ”, dijo Michael Werner, científico del proyecto Spitzer en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

Una representación gráfica de la historia del universo. Crédito de la imagen: SG Djorgovski et al./Digital Media Center, Caltech

Para aclarar la historia ...

Después de la formación de la materia, la única radiación electromagnética (em) que podía penetrar el Universo eran las ondas de radio y la luz visible, mientras que la radiación em con longitudes de onda más cortas, la luz ultravioleta, por ejemplo, fue capturada por los átomos de hidrógeno. En el proceso, estos átomos fueron despojados de sus electrones, creando iones.

La evidencia de esta época de reionización se ve cuando los astrónomos miran hacia los primeros días del Cosmos, mientras que la fuente de la cantidad masiva de energía requerida para impulsar este cambio en todo el Universo sigue siendo desconocida. Las estrellas o galaxias pueden haber sido responsables, pero la producción de energía de estos cuerpos habría requerido que estos cuerpos fueran mucho más poderosos de lo que son hoy. Una teoría sugiere que los cuásares (galaxias con agujeros negros supermasivos increíblemente poderosos) pueden haber producido la energía necesaria para ionizar la materia del Cosmos.

“La historia hasta ahora: al principio se creó el Universo. Esto ha enfadado a mucha gente y ha sido ampliamente considerado como un mal movimiento ”.
- Douglas Adams, El restaurante del fin del universo

Puedo ver claramente ahora

“Estos resultados de Spitzer son ciertamente otro paso para resolver el misterio de la reionización cósmica. Ahora sabemos que las condiciones físicas en estas galaxias tempranas eran muy diferentes a las de las galaxias típicas de hoy. Será el trabajo del telescopio espacial James Webb resolver las razones detalladas del porqué ”, dijo Pascal Oesch, de la Universidad de Ginebra.

El lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb, que podría responder muchas de las preguntas que quedan de la era más temprana de la materia en el Universo, está programado para lanzarse en 2021.