sábado, diciembre 16, 2017
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Llegamos a los confines del Universo

Un equipo de astrónomos ha llevado a cabo el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento sobre el Universo. Se han centrado en el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF, Hubble Ultra Deep Field), midiendo distancias y propiedades de 1,600 galaxias muy débiles, incluyendo 72 que nunca habían sido detectadas con anterioridad, ni siquiera por el Hubble.

El Campo Ultraprofundo de Hubble es una de las zonas más ampliamente estudiadas del espacio. Hasta la fecha, trece instrumentos de ocho telescopios han observado este campo, desde los rayos X hasta las longitudes de onda de radio.

Los astrónomos han obtenido información sobre la formación de estrellas en el Universo temprano y han podido estudiar los movimientos y otras propiedades de las galaxias tempranas. El equipo de sondeo, dirigido por Roland Bacon, utilizo el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) para observar el Campo Ultraprofundo del Hubble (heic0406), una zona muy estudiada de la constelación meridional de Fornax (el horno).

Como resultado, obtuvo las observaciones espectroscópicas más profundas jamás llevadas a cabo: se midió la precisa información espectroscópica de diez veces más galaxias de las que se han estudiado en este campo, con datos cuidadosamente obtenidos durante la última década por telescopios terrestres.

Incluso las invisibles
Las imágenes originales del HUDF, publicadas en 2004, fueron pioneras en el campo de las observaciones de campo profundo con el Telescopio Hubble de NASA/ESA. Alcanzaron una profundidad nunca lograda antes y revelaron una colección de galaxias que se remontaba a menos de mil millones de años después del Big Bang.

Posteriormente, el área fue observada numerosas veces por Hubble y otros telescopios, dando como resultado la imagen más profunda del Universo hasta la fecha. Ahora, a pesar de la profundidad de las observaciones de Hubble, MUSE ha revelado la existencia (entre otras cosas) de 72 galaxias nunca vistas antes en esta pequeña zona del cielo.

Roland Bacon lo explica: “MUSE puede hacer algo que Hubble no puede: divide la luz de cada punto de la imagen en los colores que la componen para crear un espectro. Esto nos permite medir la distancia, los colores y otras propiedades de todas las galaxias que podemos ver, incluso algunas que son invisibles al propio Hubble”.

Los datos de MUSE ofrecen una nueva visión de galaxias tenues muy distantes, vistas cerca del principio del Universo, hace unos 13,000 millones de años. Ha detectado galaxias cien veces más débiles que en anteriores sondeos, añadiéndolas a este rico campo ya observado y profundizando en nuestra comprensión de las galaxias a través del tiempo.

El sondeo saca a la luz a 72 candidatas a galaxias conocidas como emisoras de Lyman-alfa, que brillan solo con luz Lyman-alfa. La radiación Lyman-alfa se produce cuando los electrones de los átomos de hidrógeno caen del segundo nivel de energía más bajo al nivel de energía más bajo.

Explicación completa
La actual comprensión de la formación estelar no puede dar una explicación completa sobre la existencia de estas galaxias, que sólo parecen brillar intensamente en este color. Gracias a que MUSE dispersa la luz en los colores que la componen, estos objetos se hacen evidentes, pero siguen siendo invisibles en imágenes directas profundas como las del Hubble.

“MUSE tiene la capacidad única de extraer información de algunas de las primeras galaxias del Universo, incluso en una parte del cielo que ya está muy bien estudiada”, explica Jarle Brinchmann, autor principal de uno de los artículos que describen los resultados de este sondeo.

“Aprendemos cosas sobre estas galaxias que sólo es posible aprender con espectroscopia, como movimientos internos y contenidos químicos. Y lo hacemos, no galaxia por galaxia, ¡sino para todas las galaxias a la vez!”, añade. Otro hallazgo importante de este estudio fue la detección sistemática de halos luminosos de hidrógeno alrededor de galaxias en el Universo temprano, dando a los astrónomos una forma nueva y prometedora de estudiar cómo fluye el material dentro y fuera de las primeras galaxias.

Una serie de artículos científicos explora muchas otras potenciales aplicaciones de este conjunto de datos, con trabajos que incluyen estudiar el papel de las galaxias débiles durante la reionización cósmica (que comenzó tan solo 380,000 años después del Big Bang), la tasa de fusión de galaxias cuando el Universo era joven, los vientos galácticos, la formación estelar, así como mapeo de los movimientos de las estrellas en el Universo temprano.

Referencias:
El revolucionario conjunto de datos obtenido ahora ha dado lugar a diez artículos científicos que se publican en un número especial de la revista Astronomy & Astrophysics. The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey. Astronomy & Astrophysics.

1) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – I. Survey description, data reduction, and source detection

2) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – II. Spectroscopic redshifts and comparisons to color selections of high-redshift galaxies

3) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – III. Testing photometric redshifts to 30th magnitude

4) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – IV. Global properties of C III] emitters

5) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – V. Spatially resolved stellar kinematics of galaxies at redshift 0.2 ≲ z ≲ 0.8

6) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – VI. The faint-end of the Lyα luminosity function at 2.91 < z < 6.64 and implications for reionisation

7) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – VII. Fe ii* emission in star-forming galaxies

8) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – VIII. Extended Lyman-α haloes around high-z star-forming galaxies

9) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – IX. Evolution of galaxy merger fraction since z ≈ 6

10) The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey – X. Lyα equivalent widths at 2.9 < z < 6.6

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