Astrónomos han presentado uno de los mapas más ambiciosos hasta la fecha del universo temprano, revelando un vasto «mar de luz» entre galaxias que había permanecido oculto en estudios anteriores.
Utilizando datos del experimento de energía oscura del telescopio Hobby-Eberly (HETDEX), los investigadores crearon un mapa 3D de la luz emitida por el hidrógeno excitado entre 9 y 11 mil millones de años atrás, cuando el universo se encontraba en su apogeo de formación estelar, conocido como el «mediodía cósmico». Esta forma específica de luz, conocida como Lyman-alpha, se produce cuando los átomos de hidrógeno son energizados por la radiación de estrellas jóvenes y calientes, creando un brillo ultravioleta distintivo que puede rastrearse a través de vastas distancias cósmicas.
formación estelar«, dijo Robin Ciardullo, coautor del estudio, en la declaración. «Antes de este estudio, la ubicación de las galaxias más débiles y el gas, que también emiten radiación Lyman alpha, había permanecido en gran medida desconocida.»
Otros mapas gigantes del universo se han centrado en catalogar galaxias individuales, ciudades cósmicas de luz lo suficientemente brillantes como para destacar sobre la oscuridad. Esas encuestas han sido cruciales para trazar la estructura a gran escala y estudiar la energía oscura. Pero se pierde algo importante: el tenue brillo del gas de hidrógeno y las galaxias pequeñas y débiles que se encuentran entre los faros brillantes.
«Hay un mar entero de luz en los parches aparentemente vacíos entre ellos», dijo Maja Lujan Niemeyer, autora principal del estudio, en la declaración.
El nuevo mapa se creó utilizando una técnica llamada Mapeo de Intensidad de Línea. En lugar de identificar galaxias una por una, los astrónomos midieron la luz combinada de la longitud de onda característica Lyman-alpha del hidrógeno en grandes extensiones del cielo. El Hidrógeno, el elemento más abundante del universo, emite esta luz ultravioleta cuando es energizado por estrellas jóvenes. Al rastrear ese brillo, los científicos pueden rastrear no solo las galaxias brillantes, sino también el gas difuso que las rodea y las conecta.
El resultado es menos como un mapa urbano nítido y más como un mapa de calor de toda la iluminación, capturando el «mar de luz» completo que atraviesa la red cósmica. Esto lo convierte en una poderosa herramienta nueva para estudiar cómo se formaron y evolucionaron las galaxias dentro de sus entornos, y el papel que jugó el gas intergaláctico.
El mapa se construyó a partir de un conjunto de datos enorme que comprende más de 600 millones de espectros recopilados por HETDEX, originalmente diseñado para medir la expansión del universo y sondear la energía oscura. Al analizar este archivo y utilizando supercomputadoras con programación personalizada para analizar el gran conjunto de datos, los investigadores reconstruyeron una vista 3D de la distribución del hidrógeno en un vasto volumen cósmico. Debido a que la materia se agrupa bajo la gravedad, el equipo pudo utilizar las posiciones de las galaxias brillantes conocidas para ayudar a interpretar el brillo de fondo más tenue, revelando estructuras ocultas que las encuestas anteriores no pudieron detectar directamente.
Al mapear el hidrógeno durante la era de mayor formación estelar del universo, los astrónomos obtienen una imagen más clara de cómo las galaxias atrajeron gas, formaron estrellas y se ensamblaron en las estructuras a gran escala que vemos hoy. El trabajo también señala un cambio más amplio en la cartografía cósmica: las futuras encuestas pueden depender cada vez más del mapeo de intensidad para revelar no solo los objetos más brillantes del universo, sino todo el marco brillante que los une.
«Este estudio es un emocionante primer paso para utilizar el mapeo de intensidad para comprender los procesos involucrados en la formación y evolución de las galaxias», dijo Caryl Gronwall, coautora del estudio, en la declaración. «La combinación del innovador telescopio Hobby-Eberly con nuevos instrumentos complementarios está inaugurando una edad de oro para el mapeo del cosmos.»
Sus hallazgos fueron publicados el 3 de marzo en The Astrophysical Journal.
