El telescopio Hubble observa las primeras galaxias del universo

La NASA acaba de publicar una imagen que, para muchos, puede pasar desapercibida y ser tomada por una imagen más (siempre espectacular) del Telescopio Hubble. Sin embargo, esta imagen nos aporta claves sobre una de las etapas más misteriosas del Universo, la época de la reionización…

Un viaje de 12.000 millones de años

Las observaciones del telescopio Hubble, recurriendo a la técnica de lente gravitacional, han revelado uno de los grupos más grandes de las primeras galaxias (y más tenues) del universo. Algunas de ellas se formaron sólo 600 millones de años después del Big Bang. Crédito: ESA/NASA

Las observaciones del telescopio Hubble, recurriendo a la técnica de lente gravitacional, han revelado uno de los grupos más grandes de las primeras galaxias (y más tenues) del universo. Algunas de ellas se formaron sólo 600 millones de años después del Big Bang.
Crédito: ESA/NASA

La NASA ha anunciado que un equipo de astrónomos internacional (liderado por Hakim Atek, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza) ha descubierto más de 250 galaxias enanas que se formaron sólo entre 600 y 900 millones de años después del Big Bang. Es uno de los grupos más grandes de galaxias enanas, pertenecientes a aquella época, que hayamos descubierto hasta el momento. La luz de estas galaxias ha tardado 12.000 millones de años en alcanzar al telescopio Hubble, pero ha permitido a los astrónomos poder ver el universo, literalmente, en su más tierna infancia.

De por sí, ya es algo más que destacable, porque estamos viendo algunas de las primeras galaxias que se formaron en el universo. Pero no es lo único interesante. Éstas son las galaxias más tenues que se han podido observar hasta el momento con la ayuda del telescopio Hubble. Al analizar la luz que procede de estas galaxias, los astrónomos han descubierto podrían haber desempeñado un papel clave en uno de los períodos más desconocidos de los inicios del Universo: el de la reionización.

Una breve historia del inicio del Universo

Éste es el cúmulo galáctico Abell 2744. También lo llamamos el Cúmulo de Pandora. Es uno de los cúmulos galácticos observados en el programa Hubble Frontier Fields. Crédito: NASA, ESA, y J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, el equipo de HFF (STScI).

Éste es el cúmulo galáctico Abell 2744. También lo llamamos el Cúmulo de Pandora. Es uno de los cúmulos galácticos observados en el programa Hubble Frontier Fields.
Crédito: NASA, ESA, y J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, el equipo de HFF (STScI).

Para poder entender la importancia del descubrimiento que se ha anunciado, es necesario hacer un pequeño alto en el camino para repasar las primeras etapas del universo. Comencemos desde el inicio de los tiempos.  Tras el Big Bang, el universo estaba lleno de material ionizado (plasma) que lo hacía completamente opaco por las interacciones entre los electrones y los protones.

Unos 379.000 años después de su formación, dio comienzo la era de la recombinación, en la que todo ese plasma se convirtió en gas neutral. Esa transición se debió al enfriamiento del universo, hasta llegar a un punto en que el ritmo de recombinación de los electrones y protones para formar hidrógeno neutral era más alto que el ritmo de reionización de la materia.

Antes de la recombinación, el universo era opaco. A partir de ese momento, poco a poco se fue volviendo transparente (sólo en ciertas longitudes de onda, porque el hidrógeno neutral absorbe algunas de ellas) a medida que los electrones y protones se combinaban para crear átomos neutrales de hidrógenos. Es en este momento cuando comienza algo a lo que se llama la era oscura del Universo, y que simplemente hace referencia al hecho de que no había ninguna fuente de luz que pudiese ser observada. Todavía no había llegado el momento del nacimiento de los primeros quásares y galaxias.

Tras todo ese tiempo, llegamos a un período que debió comenzar, como mínimo, 150 millones de años después del Big Bang. Aquí ya entramos en la era de la reionización, en la que ese hidrógeno neutral vuelve a ionizarse por la radiación emitida por los primeros objetos que se formaron en el universo. Pero el universo no se volvió opaco porque la expansión del espacio hizo que la materia fuese mucho más difusa que al comienzo. Las interacciones entre protones y electrones eran mucho más raras que antes de la era de recombinación (por esa expansión), así que el universo siguió volviéndose transparente (y por eso el universo sigue siéndolo a día de hoy a pesar de estar repleto de baja densidad de hidrógeno ionizado).

Estas galaxias son parte de la era de la reionización

En esta otra imagen del Cúmulo de Pandora se pueden ver algunas de las galaxias, increíblemente distantes, amplificadas por la lente gravitacional. Crédito: NASA, J. Lotz, (STScI).

En esta otra imagen del Cúmulo de Pandora se pueden ver algunas de las galaxias, increíblemente distantes, amplificadas por la lente gravitacional.
Crédito: NASA, J. Lotz, (STScI).

Dicho esto, volvemos a nuestro equipo de astrónomos de Lausana. Al poder observar la luz ultravioleta de estas galaxias, los científicos han conseguido poder determinar si desempeñaron algún papel en el proceso de la era de reionización. Hasta ahora, se sabía que las galaxias más grandes y brillantes sí estaban implicadas, pero no eran suficientes para poder explicar la reionización del universo.

Aquí es donde viene la parte más importante de la noticia (aunque seguramente sea la menos espectacular). El equipo ha determinado, con un grado de certeza razonablemente alto (al parecer), que las galaxias enanas, mucho más abundantes que las grandes, que han sido analizadas aquí, pueden haber desempeñado un papel fundamental para que el Universo sea transparente. A su vez, esto les ha permitido estimar que la época de reionización (que termina en el momento en que el Universo es completamente transparente) terminó unos 700 millones de años después del Big Bang, en vez de los mil millones de años que se calculaban hasta ahora.

Cómo se ha hecho el descubrimiento

Esta animación es una simulación del efecto de lente gravitacional, producido cuando un agujero negro pasa por delante de una galaxia. Crédito: Usuario "Urbane Legend" de Wikipedia

Esta animación es una simulación del efecto de lente gravitacional, producido cuando un agujero negro pasa por delante de una galaxia.
Crédito: Usuario “Urbane Legend” de Wikipedia

Para poder hacer este hallazgo, los astrónomos han utilizado una técnica llamada lente gravitacional. En cierto modo, podría decirse que es como una especie de lupa cósmica. Imaginemos que queremos observar un objeto a mil kilómetros de distancia, pero no emite suficiente luz como para poder verlo. A 500 kilómetros de distancia, hay otro objeto con una gravedad muy intensa, que provoca que la luz de este objeto inicial (el que está a mil kilómetros) se curve al llegar allí y se magnifique su brillo. Eso es, a grandes rasgos, lo que hace una lente gravitacional: nos fijamos en algo que tenga una gravedad muy intensa (como un agujero negro) y prestamos atención a la luz que proceda de todo lo que esté por detrás de ese agujero negro.

La única diferencia entre este ejemplo y la realidad, es que en este caso, el equipo de Lausana se ha fijado en tres cúmulos galácticos. Forman parte de un grupo de seis cúmulos galácticos que están siendo observados como parte del programa Hubble Frontier Fields, con una duración de tres años, que utiliza la capacidad del telescopio Hubble y la capacidad de estos seis cúmulos galácticos de amplificar la luz de galaxias todavía más lejanas.

Por medio de ellos, los astrónomos han podido observar la luz amplificada procedente de estas galaxias enanas tan distantes, que se encuentran por detrás de esos cúmulos, y les ha permitido estudiar objetos que, de otro modo, nos serían completamente invisibles. Lo más intrigante (por las posibilidades que pueden plantearse para el futuro) es que este descubrimiento ha llegado tras haber observado sólo tres de los seis cúmulos galácticos programados. Así que no es descartable que haya más noticias en el futuro que nos permitan profundizar en nuestra comprensión de los inicios del Universo. De momento, ya nos ha dado información importante sobre una de las etapas más desconocidas del Universo…

Referencias: NASA

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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2 Respuestas

  1. Modesto dice:

    Para viajar a la velocidad de la luz tiene que ser dentro de ella y por supuesto con
    energía nuclear, pero primero tenemos que saberla controlar por que no lo sabemos.

  2. Bonderman dice:

    Leído.

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