Un grupo de astrofísicos ha analizado la luz de antiguos quásares para detallar cómo era el universo hace 13 000 millones de años. Para ello han analizado la densidad del carbono en los gases que rodeaban a estas antiguas galaxias. Ayudará a entender mejor una de las primeras etapas del cosmos…
La luz de los quásares y la densidad del carbono
El estudio, que se ha publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society añade otro fragmento al rompecabezas que es la historia del universo. Así, explican, han descubierto que la cantidad de carbono, en el gas templado, aumentó rápidamente hace unos 13 000 millones de años. Algo que podría estar ligado al calentamiento a gran escala del gas, asociado con un momento de la historia del universo conocido como era de la reionización. El estudio muestra que la cantidad de carbono templado aumentó repentinamente.
En un período de solo 300 millones de años (muy poco tiempo en la escala astronómica) su abundancia se disparó en un factor de cinco. En estudios previos, se había sugerido un aumento de carbono templado, pero era necesaria una muestra mucho más grande. De esta manera, se podrían proporcionar estadísticas para medir con más precisión el ritmo de ese crecimiento. Ese, precisamente, es el objetivo del nuevo estudio. Así, los autores presentan dos posibles interpretaciones de esa evolución tan rápida del carbono templado.
La primera interpretación es que hubo un aumento inicial del carbono en torno a esas galaxias. ¿El motivo? Tan simple como que, gradualmente, había más carbono en el cosmos. Durante la formación de las primeras estrellas y galaxias, también lo hicieron muchos elementos pesados. El carbono no existió hasta la llegada de las estrellas. Por lo que, un posible motivo, para ese aumento tan rápido, es que se esté viendo el producto de las primeras generaciones de estrellas. Sin embargo, el estudio también encuentra otra observación llamativa.
Los cambios en el carbono frío
La cantidad de carbono frío se redujo durante ese mismo período. Algo que podría sugerir que hubo dos fases diferentes en la evolución del carbono. Un aumento rápido durante la reionización, y después una caída. La era de reionización tuvo lugar cuando el universo tenía unos 1000 millones de años. Supone el momento en el que la luz (en el espectro visible) volvió tras la era oscura. Esta última es el tiempo durante el que el universo no tuvo ninguna fuente de luz, debido a que todavía no se habían formado las primeras estrellas.
Hasta ese entonces, el universo era un lugar oscuro. El nacimiento de las primeras estrellas masivas trajo la luz de vuelta, que reionizó el cosmos. Esta luz pudo desencadenar un calentamiento rápido del gas en su entorno, provocando el incremento de carbono templado observado en este estudio. El análisis de este período de la historia del cosmos es esencial para entender cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas, dando inicio a la producción de los elementos que existen hoy en día. Sin embargo, las mediciones no son simples.
La investigación parte de una muestra muy amplia, obtenida a partir de 250 horas de observaciones en el Telescopio Muy Grande (VLT, por sus siglas en inglés). Es la mayor cantidad de tiempo de observación asignado a un único proyecto, utilizando el espectrógrafo X-shooter (instalado en el telescopio). Esto ha permitido a los investigadores observar los quásares más lejanos, que actúan como linternas, iluminando las galaxias en el camino desde la infancia del cosmos a la Tierra. El viaje de esa luz es una imagen histórica de la evolución del cosmos.
La luz de los quásares y la historia del cosmos
Al recorrer el universo durante 13 000 millones de años, algunos fotones son absorbidos, creando un patrón muy reconocible en la luz. Esto permite analizarlo para determinar la composición química y la temperatura del gas en las galaxias. El instrumento X-shooter separa la luz de la galaxia en diferentes longitudes de onda, permitiendo estudiar las propiedades de cada galaxia. El trabajo es innovador al haber capturado las características de más galaxias antiguas de lo logrado hasta ahora. La cantidad de quásares, para los que hay buenos datos, ha pasado de 12 a 42.
No solo eso, los autores explican que el conjunto de datos no mejorará, de manera significativa, hasta la entrada en funcionamiento de los telescopios de treinta metros, que comenzarán a funcionar a finales de esta década. La llegada de observatorios como el Telescopio Extremadamente Grande permitirá estudiar una época incluso más temprana. Lo más positivo es que los diferentes tipos de datos, que se están recogiendo, ayudan a detallar la historia del universo. Los resultados son consistentes con otros estudios recientes.
Además, el trabajo establece los cimientos para investigaciones futuras con observatorios como el Square Kilometre Array, que buscarán detectar la emisión del hidrógeno neutral durante esa etapa de la historia del universo. La evolución de los elementos, desde el Big Bang al presente, también permitirán responder a otra cosa, no menos importante: ¿cómo se esparcieron los bloques de la vida (en este caso, basados en carbono)? La respuesta está en una etapa muy lejana, anterior, incluso, a la formación del Sistema Solar y la llegada de la vida, y la luz de los quásares es una gran herramienta para descubrirlo.
Referencias: Phys
