Primera estimación del número de pequeñas galaxias que hubo en el universo temprano

Astrónomos de la Universidad de California en Irvine y del Space Telescope Science Institute de Baltimore (EEUU) han generado la descripción estadística más precisa hasta ahora de las primeras galaxias, tal como estas existían en el universo 500 millones de años después del Big Bang, la gran explosión que dio origen al cosmos.

En un trabajo de investigación publicado ayer en Nature Communications, el equipo describe un nuevo método estadístico con el que analizaron los datos del Telescopio Espacial Hubble, capturados durante extensos análisis del cielo.

El método les ha permitido estudiar las señales del ruido en imágenes del cielo profundo (objetos astronómicos más débilmente visibles), lo que ha arrojado la primera estimación del número de pequeñas galaxias iniciales, en el universo temprano.

Los investigadores concluyeron que hay cerca de 10 veces más galaxias de estas de las detectadas previamente en los sondeos del Hubble.

Periodo de tiempo estudiado

Ketron Mitchell-Wynne, autor principal del artículo, explica que el período de tiempo investigado se conoce como «era de reionización».

Esta etapa se produjo cuando las primeras generaciones de estrellas emitieron radiación, y el cosmos volvió a convertirse en un plasma ionizado como al principio.

En su origen (inmediatamente después del Big Bang, el universo estaba extremadamente caliente y contenía partículas con una energía tan alta que solo puede reproducirse en aceleradores de partículas. Unos pocos cientos de millones de años tras el Big Bang, el universo se volvió oscuro y estaba dominado por fotones que absorbían hidrógeno neutro. Pero luego llegó la era de reionización mencionada, que se caracterizó por una transición debida al acelerado proceso de formación de estrellas y galaxias.

Este punto es el más lejano que puede estudiar con el Telescopio Espacial Hubble. Esto es gracias a sus cámaras, con sensores de imagen de alta calidad, que abarcan longitudes de onda del espectro visible y del espectro infrarrojo (ondas infrarrojas). Los fotones en el espectro infrarrojo vienen directamente de las estrellas y de las galaxias. En el estudio también se ha utilizado el  experimento CIBER del Caltech (Instituto Tecnológico de California), que ha permitido medir el fondo infrarrojo en dos longitudes de onda, 1.1 y 1.6 micras.

Datos combinados

Las medidas permitieron confirmar la existencia de la «luz intrahalo» de estrellas distribuidas fuera de las galaxias, pero también -al examinar cinco bandas del espectro infrarrojo con Hubble y solapar esta observación con los datos de CIBER- apareció un nuevo componente: estrellas y galaxias formadas al inicio del universo, explican los investigadores en un comunicado de la Universidad de California en Irvine.

Añaden que para esta investigación tuvieron que observar de cerca los llamados ‘píxeles vacíos’, los píxeles entre galaxias y  estrellas. «Podemos separar el ruido de la débil señal asociada a las primeras galaxias observando las variaciones en la intensidad de un píxel a otro». Estas señales solo están captadas en infrarrojo. 

Cómo fueron las primeras galaxias

Los científicos creen que estas galaxias primigenias fueron muy diferentes de las galaxias espirales o en forma de disco bien definidas actualmente en el universo. Además, eran más difusas y estaban pobladas por estrellas gigantes. 

En 2014, otro estudio sobre estas pequeñas galaxias del universo temprano señaló que las propiedades del universo temprano pudieron estar determinadas por ellas: estas galaxias -aunque pequeñas- habrían jugado un papel fundamental en la reionización del cosmos, que es la causa de su constitución actual. Hasta ahora se pensaba que a esta reionización habían contribuido solo galaxias mayores.

Referencia bibliográfica:

Ketron Mitchell-Wynne, Asantha Cooray, Yan Gong, Matthew Ashby, Timothy Dolch, Henry Ferguson, Steven Finkelstein, Norman Grogin, Dale Kocevski, Anton Koekemoer, Joel Primack, Joseph Smidt. Ultraviolet luminosity density of the universe during the epoch of reionization. Nature Communications (2015).  DOI: 10.1038/ncomms8945.