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Los astrónomos han utilizado una galaxia como una lupa gigante para observar las guarderías galácticas en el corazón del joven universo.
El ‘telescopio cósmico’ les dio la primera vista en profundidad de las enormes nubes de gas que se condensaron lentamente para impulsar la formación de estrellas y galaxias poco después del Big Bang.
Estas nubes de gas neutro difuso, conocidas como sistemas Damped Lyman-α (DLA), todavía se pueden observar hoy en día, pero no es fácil.
Un equipo internacional de investigadores tuvo que usar un nuevo instrumento único, junto con un telescopio poderoso y un poco de ayuda de la naturaleza para observarlos.
«Los DLA son cruciales para comprender cómo se formaron las galaxias, pero tradicionalmente han sido extremadamente difíciles de observar», dijo el autor del estudio, el profesor Jeff Cooke, de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia.
«Al utilizar las poderosas capacidades del Observatorio WM Keck, algunas alineaciones fortuitas de galaxias y la relatividad general de Einstein, podemos observar y estudiar estos objetos de gran importancia de una manera completamente nueva, dándonos una idea de cómo las estrellas y los planetas alrededor nosotros fuimos formados.’
Los astrónomos han podido observar las guarderías galácticas en el corazón del joven universo gracias a un poderoso telescopio y un poco de ayuda de la naturaleza. La representación de este artista muestra cómo los expertos pudieron acercar una imagen proyectada y trazar un mapa del gas de dos sistemas gigantes Lyman-α amortiguados que tienen dos tercios del tamaño de la Vía Láctea.
Previamente, los astrofísicos han utilizado cuásares (agujeros negros supermasivos que emiten luz) como «retroiluminación» para detectar las nubes DLA.
Aunque este método permite a los científicos identificar las ubicaciones de DLA, la luz de los cuásares solo actúa como pequeños pinchos a través de una nube masiva, lo que dificulta los esfuerzos para medir su tamaño y masa totales.
El nuevo estudio encontró una forma de solucionar el problema, utilizando una galaxia con lentes gravitacionales y espectroscopia de campo integral para observar dos DLA, y las galaxias anfitrionas dentro, que se formaron hace alrededor de 11 mil millones de años, poco después del Big Bang.
La espectroscopia de campo integral permite, por ejemplo, medir simultáneamente espectros de muchas posiciones en una galaxia.
«Las galaxias con lentes gravitacionales se refieren a galaxias que parecen estiradas y más brillantes», dijo el autor Rongmon Bordoloi, profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Esto se debe a que hay una estructura gravitacionalmente masiva frente a la galaxia que desvía la luz que proviene de ella mientras viaja hacia nosotros.
«Entonces terminamos mirando una versión extendida del objeto, es como usar un telescopio cósmico que aumenta la ampliación y nos brinda una mejor visualización».
La curvatura y el aumento de la luz de la galaxia se deben a la relatividad general.
Bordoloi agregó: ‘La ventaja de esto es doble: una, el objeto de fondo se extiende por el cielo y es brillante, por lo que es fácil tomar lecturas de espectro en diferentes partes del objeto.
‘Dos, debido a que la lente extiende el objeto, puede sondear escalas muy pequeñas.
«Por ejemplo, si el objeto tiene un año luz de diámetro, podemos estudiar pequeños fragmentos con una fidelidad muy alta».
Los expertos dicen que los DLA no solo son enormemente importantes, sino que también son masivos.
Con diámetros superiores a 17,4 kiloparsecs, tienen más de dos tercios del tamaño de la Vía Láctea actual.
La luz tardaría más de 50.000 años en atravesar cada uno de ellos.
Después del Big Bang, los DLA sirvieron como viveros galácticos, alimentando la formación de galaxias compuestas de estrellas y gas.
Pero observarlos ha sido difícil ya que están hechos predominantemente de hidrógeno, que no brilla ni brilla.
Los investigadores utilizaron el Observatorio WM Keck en Hawái (en la foto) para ayudar a detectar las nubes DLA
Las lecturas de espectro permiten a los astrofísicos ‘ver’ elementos en el espacio profundo a partir de sus firmas atómicas que no son visibles en las imágenes.
Esto ayuda a comprender la extensión del gas, su movimiento y la composición elemental de los DLA.
Normalmente, recopilar las lecturas es un proceso largo y laborioso. Pero el equipo resolvió el problema realizando una espectroscopia de campo integral con el Keck Cosmic Web Imager que puede recopilar espectros en muchas partes de los DLA simultáneamente.
Esta innovación, combinada con la galaxia de fondo con lente gravitacional estirada y brillante, permitió a los investigadores mapear el gas difuso en los dos DLA.
«Al utilizar la última tecnología en Keck y un poco de suerte con la alineación de las galaxias con lentes gravitacionales, tenemos una mayor comprensión del funcionamiento de nuestro Universo que nunca», dijo el profesor Cooke.
La investigación ha sido publicada en la revista Naturaleza.
