¡El misterio de nuestro universo transparente ha sido resuelto!

 Contiene aproximadamente 20 000 galaxias. En el centro de esta imagen, la mancha rosa brillante de seis puntas, se encuentra el cuásar J0100+2802, tal como se vio cuando el universo tenía solo 900 millones de años. Créditos: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Universidad de Nagoya), Jorryt Matthee (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zúrich), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zúrich)*

Hace mucho tiempo, cuando el universo era joven, era mucho más difícil de ver. Durante los primeros mil millones de años después del Big Bang, el espacio entre las estrellas y las galaxias se llenó de nubes de gas de hidrógeno enfriado, que absorbieron toda la luz. Como resultado, si existiera vida inteligente en ese momento, no habrían visto nada más que oscuridad en el espacio; no habrían visto otras estrellas o galaxias.

Luego llegó un momento que los astrónomos llaman la era de la reionización, cuando todo ese gas de hidrógeno pasó de opaco a transparente a medida que se calentaba y se ionizaba. Los astrónomos sabían que este proceso sucedió (si no fuera así, ni siquiera veríamos el universo). Sin embargo, hasta ahora no tenían pruebas sólidas de cómo sucedió esto.

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Ahora, un equipo de investigadores, Emission Line Galaxies and Intergalactic Gas in the Age of Reionization o EIGER, dirigido por Simon Lilly de ETH Zürich en Suiza, ha utilizado el telescopio espacial James Webb para resolver este misterio.

Centrando a Webb en una pequeña región del espacio entre las constelaciones de Piscis y Andrómeda, el equipo apuntó el telescopio directamente a un objeto antiguo brillante conocido como quásar J0100+2802. Un cuásar es un agujero negro supermasivo activo en el corazón de una galaxia que emite inmensas cantidades de energía al consumir materia, y los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes del universo.

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La impresión de este artista muestra cómo puede verse de cerca un cuásar distante. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Sin embargo, el equipo de EIGER no solo estaba interesado en el cuásar en sí. También usaron Webb para observar cómo se comportaba la luz del cuásar cuando pasaba a través de los gases a lo largo del camino desde J0100+2802 hasta los instrumentos del telescopio.

«A medida que la luz del cuásar viajó hacia nosotros a través de diferentes áreas de gas, fue absorbida por el gas opaco o se movió libremente a través del gas transparente», agregó. la nasa dijo.

Al agregar los datos de Webb a observaciones similares recopiladas por el Observatorio WM Keck en Hawái, así como por el Very Large Telescope de ESO y el Telescopio Magallanes en el Observatorio Las Campanas, el equipo de EIGER comparó el comportamiento de la luz con las ubicaciones de las primeras galaxias visibles a lo largo de la línea de vista alrededor de J0100+2802.

Estas seis galaxias fueron fotografiadas por el telescopio espacial James Webb de la NASA y aparecen tal como eran cuando el universo tenía solo 900 millones de años. Créditos: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zürich), Daichi Kashino (Universidad de Nagoya), Jorryt Matthee (ETH Zürich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zúrich); Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI), Ruari Macke

«[These early galaxies] son más caóticos que los del universo vecino», Jorryt Matthee de ETH Zürich, autor principal de A de los tres documentos del equipo basados ​​en estas observaciones, dijo en Comunicado de prensa. «Webb muestra que estaban formando estrellas activamente y deben haber lanzado muchas supernovas. ¡Tuvieron una juventud bastante aventurera!»

Los resultados revelaron que cada una de las galaxias estaba rodeada por una envoltura de gas caliente, ionizado y transparente de hasta 2 millones de años luz de radio. Para tener una idea de la escala, el gran vecino más cercano de nuestra galaxia, la galaxia de Andrómeda, está a unos 2,5 millones de años luz de distancia.

«Webb no solo muestra claramente que estas regiones transparentes se encuentran alrededor de las galaxias, sino que también medimos su tamaño», dijo Daichi Kashino de la Universidad de Nagoya, autor principal del estudio. otro artículos escritos por el equipo, explicados en el comunicado de prensa. «Con los datos de Webb, vemos galaxias reionizando el gas que las rodea».

Como se resume en la siguiente infografía, fueron las primeras galaxias del universo las que provocaron la era de la reionización.

Las cuatro etapas de la era de la reionización. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

A medida que pasaban por episodios de formación estelar y muerte estelar a través de supernovas, la radiación emitida por estas galaxias es la que calienta e ioniza el hidrógeno gaseoso, volviéndolo opaco a transparente. Estas burbujas de gas transparente e ionizado luego se expandieron y fusionaron, permitiendo que la luz viajara lejos en el universo.

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Más misterios por resolver

Incluso cuando respondieron a la pregunta de cuál era el responsable final del universo transparente que vemos hoy, este equipo de investigadores también agregó otro misterio creciente sobre el cosmos primitivo.

Dado lo que sabemos sobre la formación de estrellas y cómo las estrellas se juntan en galaxias, los astrónomos pensaron que tenían una idea bastante clara de cuántas galaxias encontrarían en el universo primitivo. Sin embargo, los números que revela Webb supera con creces estas expectativas.

«Esperábamos identificar unas pocas docenas de galaxias que existieron en la era de la reionización, pero pudimos identificar fácilmente 117 de ellas», explicó Kashino.

Además, los datos recopilados por Webb permitieron al equipo medir la masa del cuásar J0100+2802 que se alimenta de un agujero negro supermasivo. Descubrieron que inclina la balanza cósmica alrededor de 10 mil millones de veces la masa de nuestro Sol. Esto lo convierte en el agujero negro supermasivo más grande conocido en el universo primitivo.

«Todavía no podemos explicar cómo los cuásares se hicieron tan grandes tan temprano en la historia del universo», dijo Anna-Christina Eilers del MIT, autora principal del estudio del equipo. tercer papelle dijo a la NASA.

«¡Ese es otro acertijo por resolver!»

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