Astrónomos detectan un tenue resplandor cósmico de galaxias primigenias ocultas
Al rastrear la sutil radiación de hidrógeno a través del espacio profundo, los astrónomos han medido la luz colectiva de galaxias demasiado tenues como para ser visibles individualmente, revelando así una estructura hasta ahora oculta del universo primitivo.
Gran parte del universo está llena de hidrógeno gaseoso. Cuando reciben energía de las estrellas cercanas, los átomos de hidrógeno emiten una señal ultravioleta característica conocida como radiación Lyman-alfa, que los astrónomos suelen utilizar para localizar con precisión la ubicación de galaxias lejanas.
Pero muchas galaxias siguen siendo demasiado tenues para detectarlas individualmente, incluso en grandes estudios.
Un nuevo estudio publicado en The Astrophysical Journal demuestra que el brillo combinado de estas galaxias invisibles aún puede medirse. Utilizando datos del Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX), los investigadores detectaron una tenue emisión de hidrógeno que abarca enormes distancias cósmicas, capturando luz de galaxias que normalmente escapan a la detección.
Midiendo la luz oculta del universo
Los estudios galácticos tradicionales se centran en identificar objetos individuales lo suficientemente brillantes como para distinguirlos del ruido de fondo. En cambio, este nuevo estudio utiliza un método llamado mapeo de intensidad de línea, que mide la radiación total emitida por todas las fuentes dentro de una región del espacio.
En lugar de aislar galaxias individuales, esta técnica registra el brillo combinado de muchas galaxias y el gas de hidrógeno circundante.
Para aislar esta débil señal, los investigadores compararon dos conjuntos de datos: un catálogo de galaxias conocidas que emiten Lyman-alfa y mediciones espectrales que contenían únicamente radiación de fondo difusa. Al analizar la correlación entre estos conjuntos de datos, pudieron detectar la huella estadística de la emisión de hidrógeno no resuelta.
El resultado revela radiación procedente de galaxias demasiado débiles para aparecer en los catálogos tradicionales.
Una ventana al universo joven
Las mediciones analizan un período en el que el universo tenía aproximadamente entre 2 y 4 mil millones de años, lo que corresponde a desplazamientos al rojo de entre 1,9 y 3,5. Durante esta era, las galaxias estaban formando estrellas rápidamente y ensamblando las estructuras que posteriormente evolucionaron hasta conformar el paisaje cósmico actual.
Al estudiar cómo la tenue emisión de hidrógeno se alinea con las posiciones conocidas de las galaxias, los investigadores estimaron el brillo promedio de la radiación Lyman-alfa no resuelta en grandes regiones del espacio.
Sus resultados sugieren que gran parte de este resplandor cósmico difuso se origina en galaxias ordinarias en formación estelar cuya luz se dispersa a través del gas de hidrógeno circundante.
La señal medida parece más débil que algunas estimaciones anteriores derivadas de observaciones de cuásares, lo que sugiere que las mediciones previas pueden haber sobreestimado el brillo de este fondo cósmico.
Revelando la estructura más allá de las galaxias visibles
El estudio demuestra que los grandes sondeos como HETDEX pueden detectar radiación tenue que traza la misma estructura a gran escala del universo que las galaxias visibles.
Estas mediciones proporcionan una nueva forma de estudiar la red cósmica, la vasta red de filamentos de gas y galaxias que se extiende a lo largo de miles de millones de años luz.
Al capturar la luz de galaxias que no se pueden ver individualmente, las técnicas de mapeo de intensidad pueden ayudar a los astrónomos a construir una imagen más completa de cómo se formaron las galaxias y cómo fluyó la materia a través del universo primitivo.