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| Crédito: MNRAS. |
Un nuevo estudio realizado por astrofísicos australianos añade una pieza más al rompecabezas de la historia del Universo. Al medir la densidad del carbono en los gases que rodeaban las galaxias antiguas, el equipo arrojó nueva luz sobre el estado del Universo hace 13.000 millones de años.
Descubrieron que el contenido de carbono del gas caliente aumentó rápidamente hace unos 13.000 millones de años, lo que pudo deberse a un gran calentamiento del gas provocado por el fenómeno de la "Época de Reionización". Esto sugiere que el carbono cálido aumentó repentinamente 5 veces en sólo 300 millones de años, un abrir y cerrar de ojos en escalas de tiempo astronómicas.
La Dra. Rebecca Davies, investigadora postdoctoral asociada de ASTRO 3D en la Universidad Tecnológica de Swinburne (Australia) y autora principal del artículo que describe el descubrimiento, afirma: "Eso es lo que hemos hecho aquí. Presentamos dos posibles interpretaciones de esta rápida evolución. La primera es que hay un aumento inicial de carbono alrededor de las galaxias simplemente porque hay más carbono en el Universo".
"Durante el periodo en el que se están formando las primeras estrellas y galaxias, se están formando muchos elementos pesados porque nunca habíamos tenido carbono antes de tener estrellas. Así que una posible razón de este rápido aumento es que estamos viendo los productos de las primeras generaciones de estrellas."
Tras la Edad Oscura cosmológica del Big Bang, las luces volvieron a encenderse en la Época de Reionización, cuando el Universo tenía "sólo" mil millones de años.
Antes, el cosmos estaba cubierto por una espesa y oscura niebla gaseosa. Sin embargo, el Universo se reionizó cuando empezaron a formarse las primeras estrellas masivas y su luz comenzó a brillar en el espacio. Esta luz puede haber hecho que el gas circundante se calentara rápidamente, que es lo que causó el aumento de carbono caliente que se observó en esta investigación.
Para comprender cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas y empezaron a crear los elementos que están presentes hoy en día, los estudios de reionización son esenciales. Sin embargo, las observaciones tienen un historial de dificultades.
La Dra. Valentina D'Odorico, del Instituto Italiano de Astrofísica, investigadora principal del programa de observación, declaró: "La investigación dirigida por el Dr. Davies se basó en una muestra excepcional de datos obtenidos durante 250 horas de observaciones en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. Se trata de la mayor cantidad de tiempo de observación asignada a un solo proyecto con el espectrógrafo X-Shooter".
"Gracias al VLT de 8m pudimos observar algunos de los cuásares más distantes, que actúan como linternas, iluminando galaxias a lo largo del camino desde el Universo primitivo hasta la Tierra".
Algunos fotones son absorbidos por las galaxias durante el viaje de 13.000 millones de años de la luz de los cuásares a través del Universo, dejando en la luz patrones únicos similares a códigos de barras que pueden analizarse para conocer la composición química y la temperatura del gas de las galaxias.
Esto permite hacerse una idea de la evolución histórica del Universo.
El Dr. Davies explica: "Estos 'códigos de barras' son captados por los detectores del espectrógrafo X-Shooter del VLT. Este instrumento divide la luz de las galaxias en diferentes longitudes de onda, como si hiciéramos pasar la luz a través de un prisma, lo que nos permite leer los códigos de barras y medir las propiedades de cada galaxia."
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| Rebeca Davis,. Crédito: ASTRO 3D |
El estudio captó más códigos de barras de galaxias antiguas que nunca.
El Dr. D'Odorico afirmó: "Aumentamos de 12 a 42 el número de cuásares para los que disponíamos de datos de alta calidad, permitiendo por fin una medición detallada y precisa de la evolución de la densidad de carbono". Este importante avance fue posible gracias al VLT de ESO, uno de los telescopios más avanzados de la Tierra y socio estratégico de Australia".
La profesora Emma Ryan-Weber, investigadora principal del Centro de Excelencia ARC para la Astrofísica de Todos los Cielos en 3 Dimensiones (ASTRO 3D) y segunda autora del estudio, declaró: "El estudio proporciona un conjunto de datos heredados que no mejorará significativamente hasta que los telescopios de clase 30m estén en línea hacia finales de esta década. Para obtener datos de alta calidad de épocas aún más tempranas del Universo será necesario acceder a telescopios como el Extremely Large Telescope (ELT), actualmente en construcción en Chile."
"Nuestros resultados son coherentes con estudios recientes que muestran que la cantidad de hidrógeno neutro en el espacio intergaláctico disminuye rápidamente alrededor de la misma época", afirma el Dr. Davies.
"Esta investigación también allana el camino para futuras investigaciones con el Square Kilometre Array (SKA), cuyo objetivo es detectar directamente la emisión del hidrógeno neutro durante esta fase clave de la historia del universo."
El profesor Ryan-Weber afirma que la investigación llega al corazón de la misión de ASTRO 3D de comprender la evolución de los elementos desde el Big Bang hasta nuestros días.
"Aborda este objetivo clave: ¿cómo proliferaron los componentes básicos de la vida -en este caso, el carbono- en todo el Universo?
"Es increíble pensar que el código de barras de esos átomos de carbono de hace 13.000 millones de años se imprimió en fotones cuando la Tierra ni siquiera existía. Esos fotones viajaron a través del Universo, hasta el VLT, y luego se utilizaron para desarrollar una imagen de la evolución del Universo".
Fuentes, créditos y referencias: