Confirmada la galaxia más debil observada en el Universo temprano

 Imagen de la galaxia JD1 (recuadro), que está situada por detrás de un brillante cúmulo de galaxias llamado Abell 2744. Crédito: Guido Roberts-Borsani/UCLA); imágenes originales de: NASA, ESA, CSA, Swinburne University of Technology, University of Pittsburgh, STScI.

Un equipo de investigación internacional liderado por astrofísicos de UCLA ha confirmado la existencia de la galaxia más débil jamás vista en el universo temprano.

Nuevas pruebas del calentamiento rápido del Universo temprano

 Infografía que ilustra el calentamiento del carbono. El carbono frío está representado en azul, y el caliente en amarillo. La escala de tiempos va desde el Big bang (izquierda) hasta la actualidad (derecha). Crédito: ASTRO3D.

Un equipo de astrofísicos de Australia ha arrojado nueva luz sobre el estado del universo hace 13 mil millones de años, midiendo la densidad de carbono en los gases que rodean a galaxias antiguas.

¿Eran muy diferentes las galaxias en el Universo temprano?

 Una línea temporal cósmica de 13 800 millones de años marca la era poco después del Big Bang observada por el satélite Planck, la era de las primeras estrellas y galaxias observada por HERA y la era de la evolución de las galaxias que observa el telescopio espacial James Webb. Crédito: HERA.

Después del Big Bang, a medida que el Universo se expandía, las irregularidades en la distribución de la materia se convirtieron en semillas de galaxias y estrellas, que a su vez empezaron a emitir radiación (ultravioleta y rayos X)  que calentó el gas presente en el espacio entre las estrellas hasta que, en un momento dado, el hidrógeno empezó ionizarse (perdió su electrón) y formó burbujas dentro del hidrógeno neutro (no ionizado), dando inicio a la llamada época de reinonización.

 

Dos imágenes de sendos cúmulos masivos de galaxias, llamados MOO J1014+0038 (panel izquierdo) y SPT-CL J2106-5844 (panel derecho). El color azul añadido artificialmente muestra la luz intracúmulo. Este resplandor, extremadamente débil, es producido por estrellas errantes dispersas por el cúmulo. Crédito: NASA, ESA, STScI, James Jee (Yonsei University); procesamiento de la imagen: Joseph DePasquale (STScI).

En los cúmulos gigantes compuestos por cientos o miles de galaxias, estrellas innumerables vagan entre ellas, como almas perdidas, emitiendo una luz fantasmal. Estas estrellas no se encuentran ligadas gravitacionalmente a ninguna de las galaxias del cúmulo. La pregunta que se han hecho los astrónomos es: ¿como han logrado estas estrellas distribuirse ampliamente por el cúmulo en primer lugar? Varias teorías incluyen la posibilidad de que las estrellas fueran arrancadas de las galaxias o que fueran arrojadas al espacio después de procesos de fusión entre galaxias, o que ya estaban presentes durante las primeras épocas en la formación del cúmulo, hace miles de millones de años.

La sombra de agua cósmica revela la temperatura del universo joven

Antenas del observatorio NOEMA (MPG/Alemania, CNRS/Francia, IGN/España). Usando su único poder de resolución, los astrónomos han estudiado el Universo primitivo y han encontrado un modo nuevo de medir la temperatura del fondo cósmico de microondas. Crédito: IRAM, A.Ramboud.

Un equipo de astrónomos ha encontrado un método nuevo y original para medir la temperatura del fondo cósmico de microondas cuando el Universo se encontraba todavía en la infancia, solo 880 millones de años después del Big Bang. Es la primera vez que se mide la temperatura del fondo cósmico de microondas – una reliquia de la energía liberada en el Big Bang – en una época tan temprana del Universo.

Los científicos observaron una galaxia masiva con formación activa de estrellas, HFLS3, situada a una distancia que se corresponde con una edad del Universo de 880 millones de años. Descubrieron una pantalla de gas de agua frío que arroja una sombra sobre la radiación del fondo cósmico de microondas. La sombra aparece porque el agua más fría absorbe la radiación de microondas que está más caliente en su camino hacia la Tierra. Como la temperatura del agua puede ser determinada a partir de otras propiedades observadas en la galaxia, la diferencia indica la temperatura de la radiación reliquia del Big Bang, en una época en que era unas siete veces más alta que en el Universo actual.

Simulaciones numéricas arrojan nueva luz acerca del Universo temprano

Científicos de Los Álamos han desarrollado el código de computadora BURST para predecir, con precisión sin precedentes, las cantidades de núcleos ligeros sintetizados en el Big Bang. Fuente: Los Álamos National Laboratory.

Una innovadora investigación multidisciplinar en física nuclear, física de partículas y cosmología ha conducido al desarrollo de un nuevo programa de ordenador más preciso para el estudio del Universo temprano. El código simula las condiciones durante los primeros minutos de evolución cósmica para observar el papel de los neutrinos, núcleos y otras partículas en el Universo temprano.

Anticipándose a los datos cosmológicos de precisión que proporcionará la próxima generación de telescopios "extremadamente grandes", el programa BURST "promete abrir nuevos caminos para investigar problemas que existen en cosmología", comenta el físico de Los Álamos Mark Paris. "Estos incluyen la naturaleza y el origen de la materia visible y las propiedades de las más misteriosas 'materia oscura' y 'radiación oscura' ".