Detectan la fuente de ondas milimétricas del Universo más débil jamás observada

Un equipo de investigación, utilizando el radiotelescopio Gran Conjunto Milimétrico / submilimétrico de Atacama (ALMA, en Chile), ha detectado la fuente de ondas milimétricas más débil jamás observada.

Mediante la acumulación de ondas milimétricas de objetos débiles como este en todo el Universo, el equipo finalmente ha determinado que tales objetos son al 100% responsables de la enigmática luz infrarroja de fondo que llena el Universo. Mediante la comparación de éstos con imágenes ópticas e infrarrojas, el equipo encontró que el 60% de los objetos son galaxias débiles, mientras que el resto no tienen correspondencia con objetos en esas longitudes de onda ópticas / infrarrojas y su naturaleza es aún desconocida.

El universo es oscuro en las partes entre las estrellas y las galaxias. Sin embargo, los astrónomos han descubierto que hay una luz débil pero uniforme, llamada la «emisión cósmica de fondo», procedente de todas las direcciones. Esta emisión de fondo consta de tres componentes principales: Cósmica de fondo óptico (COB), cósmica de fondo de microondas (CMB), y cósmica de fondo infrarroja (CIB).

Los orígenes de las dos primeras ya han sido revelados. La COB viene de un gran número de estrellas, y la CMB proviene del gas caliente justo posterior al Big Bang. Sin embargo, el origen de la CIB aún no se había resuelto. Varios proyectos de investigación, incluyendo observaciones anteriores de ALMA, se han llevado a cabo, pero sólo podían explicar la mitad de la CIB.

Un equipo de investigación dirigido por un estudiante de posgrado, Seiji Fujimoto, y el profesor Masami Ouchi, de la Universidad de Tokio, abordó este misterioso telón de fondo de infrarrojos examinando el archivo de datos de ALMA, que tiene una sensibilidad y resolución sin precedentes, según destaca la propia nota de prensa de los investigadores.

Repasaron la gran cantidad de datos de ALMA, tomados durante unos 900 días en total, en busca de objetos débiles. También buscaron extensamente en los conjuntos de datos fuentes «aumentadas», en las que la enorme gravedad ha magnificado la fuente haciendo visibles incluso los objetos más débiles.

«El origen de la CIB es una pieza que falta desde hace mucho tiempo en el puzle de la energía del Universo», dice Fujimoto, que ahora estudia en el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de la Universidad de Tokio.

El equipo acabó descubriendo 133 objetos débiles, entre ellos un objeto cinco veces más débil que cualquier otro jamás detectado. Los investigadores encontraron que toda la CIB se puede explicar mediante la suma de las emisiones de este tipo de objetos.

Fuentes

ALMA detectó una parte de la CIB, en longitudes de onda de 1 mm. La CIB en ondas milimétricas y submilimétricas no se vuelve débil incluso aunque la fuente se encuentre muy lejos. Por lo tanto esta longitud de onda es adecuada para mirar a través del Universo a las partes más distantes.

¿Cuál es la naturaleza de esas fuentes? Mediante la comparación de los datos de ALMA con los tomados por el telescopio espacial Hubble y el telescopio Subaru, el equipo encontró que el 60% de ellas son galaxias que también se pueden ver en las imágenes ópticas / infrarrojas.

El polvo de las galaxias absorbe la luz visible e infrarroja y re-emite la energía en ondas milimétricas más largas, que pueden ser detectadas con ALMA. «Sin embargo, no tenemos ni idea de lo que son el resto. Yo especulo que son galaxias oscurecidas por el polvo. Teniendo en cuenta su oscuridad, serían galaxias de muy baja masa», explica Masami Ouchi.

«Esto significa», sigue, «que tales galaxias pequeñas contienen grandes cantidades de polvo que entran en conflicto con nuestra comprensión actual: Las galaxias pequeñas deberían contener pequeñas cantidades de polvo. Nuestros resultados podrían indicar la existencia de muchos objetos inesperados en el Universo distante. Estamos dispuestos a desenmascarar estas nuevas fuentes enigmáticas con futuras observaciones de ALMA».

Referencia bibliográfica:

Seiji Fujimoto, Masami Ouchi, Yoshiaki Ono, Takatoshi Shibuya, Masafumi Ishigaki, Hiroshi Nagai, y Rieko Momose: ALMA CENSUS OF FAINT 1.2 mm SOURCES DOWN TO ∼ 0.02 mJy: EXTRAGALACTIC BACKGROUND LIGHT AND DUST-POOR, HIGH-zGALAXIES. The Astrophysical Journal Supplement Series (2015). DOI: 10.3847/0067-0049/222/1/1.