Explicado por qué muchos sondeos de galaxias lejanas no detectan el 90% de estos objetos

Campo sur de GOODS

Hace tiempo que los astrónomos sabían que, en muchos sondeos del Universo lejano, una fracción importante del total de luz intrínseca no era detectada. Ahora, gracias a un sondeo extremadamente profundo que se realizó usando dos de los cuatro telescopios gigantes de 8,2 metros que conforman el VLT (Very Large Telescope) de ESO y un filtro específico hecho a medida, los astrónomos han determinado que una gran fracción de galaxias, cuya luz fue emitida hace 10 mil millones de años, había pasado inadvertida. El sondeo también ayudó a identificar algunas de las galaxias más tenues que se jamás se han encontrado en esta etapa del Universo primordial.

Los astrónomos usan frecuentemente la brillante y característica “huella digital” de luz emitida por el hidrógeno, conocida como línea Lyman-alfa, para estudiar la cantidad de estrellas formadas en el Universo muy lejano. Sin embargo, desde hace tiempo se especulaba con que muchas galaxias lejanas no eran identificadas en estos sondeos. Un nuevo sondeo del VLT demuestra por primera vez que esto es exactamente lo que está pasando. Gran parte de la luz Lyman-alfa queda atrapada dentro de la galaxia que la emite, y el 90% de las galaxias no llegan a ser detectadas en los sondeos Lyman-alfa.

“Los astrónomos siempre supieron que les faltaba una fracción de las galaxias en los sondeos Lyman-alfa” explica Matthew Hayes, el autor principal de la investigación, publicada esta semana en Nature, “pero ahora por primera vez tenemos una medida concreta. Y la cantidad de galaxias que se estaba perdiendo es enorme”.

Para comprender qué fracción de luminosidad no se detecta, Hayes y su equipo usaron la cámara FORS instalada en el VLT y un filtro de banda estrecha hecho a medida para medir la luz Lyman-alfa, siguiendo la metodología estándar de este tipo de estudios. Luego, usando la nueva cámara HAWK-I, instalada en otra unidad telescopio del VLT, exploraron la misma área en busca de la luz emitida a una longitud de onda diferente, también debida al hidrógeno, conocida como la línea H-alfa. Específicamente buscaron galaxias cuya luz hubiera estado viajando durante 10 mil millones de años (desplazamiento hacia el rojo 2,2), en un área bien estudiada del cielo conocida como el campo GOODS–Sur.

“Esta es la primera vez que observamos con tanta profundidad una fracción del cielo en luz proveniente del hidrógeno en estas dos longitudes de ondas muy específicas, y esto demostró ser crucial”, dice el miembro del equipo Göran Östlin. El sondeo fue extremadamente profundo y reveló algunas de las galaxias más tenues que se conocen de esta época primordial en la vida del Universo. De este modo, los astrónomos pudieron concluir que los sondeos tradicionales que utilizan la emisión Lyman-alfa sólo ven una pequeña parte del total de la luz que es producida, ya que la mayor parte de los fotones Lyman-alfa son destruidos por la interacción con nubes interestelares de gas y polvo. Este efecto es notoriamente más significativo para la luz Lyman-alfa que para la H-alfa. Como resultado, una cantidad tan significativa como el 90% de las galaxias pasa inadvertida en estos sondeos. “Si vemos diez galaxias, allí podría haber cientos”, dice Hayes.

Diferentes métodos de observación, centrados en la luz emitida a diferentes longitudes de onda, conducirán siempre a una visión del Universo que solo es parcialmente completa. Los resultados de este sondeo constituyen una seria advertencia para los cosmólogos, considerando que a medida que aumenta la distancia, la emisión Lyman-alfa se convierte en uno de los pocos trazadores disponibles para el estudio de las primerísimas galaxias que se formaron en la historia del Universo. “Ahora que sabemos cuánta luz hemos pasado por alto, podemos comenzar a crear representaciones del cosmos mucho más precisas, entendiendo mejor la velocidad con que se formaron las estrellas en las diferentes épocas de la vida del Universo”, dice el coautor J. Miguel Mas-Hesse.

Este gran avance ha sido posible gracias a la cámara usada, única en su género. HAWK-I, que vio su primera luz en 2007, es un instrumento de última generación. “Sólo hay unas cuantas cámaras con un campo de visión más amplio que HAWK-I, pero operan en telescopios de menos de la mitad del tamaño del VLT. De modo que realmente solo el VLT y HAWK-I son capaces de encontrar eficientemente galaxias tan tenues a estas distancias”, dice el miembro del equipo Daniel Schaerer.


Autores: Valentina Rodríguez
Fecha Original: 24 de marzo de 2010
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Comments (11)

  1. [...] Explicado por qué muchos sondeos de galaxias lejanas no detectan el 90% de estos objetos [...]

  2. Bonito y productivo trabajo el que nos relatan en el artículo de arriba. Una de las herramientas fundamentales de la cosmología la constituyuen los cartografíados profundos del cielo, en zonas lejos del plano de nuestra Galaxia, a fin de evitar la alta densidad de estrellas birllantes y de nubes de polvo que dificulta observar galaxias lejanas y débiles. Estos cartografíados han proporcionado datos precisos y muy valiosos acerca de la evolución de las galaxias lejanas.

    Las imágenes profundas que proporcionan estos cartografiados permiten detectar las galaxias lejanas por su emisión en el continuo espectral. Es decir, por la emisión de las estrellas que componen estos objetos. Me extraña que el artículo no mencione a OSIRIS y sus filtros sintonizables que permiten detectar los objetos astronómicos en líneas de emisión ópticas. Estas líneas son emitidas por distintas especies atómicas presentes en el gas de estos objetos, que es generalmente ionizado por la elevada radiación ultravioleta emitida por las estrellas jóvenes y masivas.

    Por consiguiente, los cartografiados profundos en lineas de emisión obtenidos con los filtros sintonizables de OSIRIS, en combinación con la capacidad colectora de fotones del telescopio más grande del mundo, no solamente proporciona una visión complementaria del Universo, puesto que detecta la emisión de gas ionizado en vez del continuo estelar, sino que permiten detectar los objetos más débiles y lejanos conocidos.

    En efecto, la mayor parte de las galaxias más lejanas que se conocen en la actualidad, se han detectado en el dominio espectral óptico gracias a la emisión de la linea de hidrógeno Lyman-α, desplazada desde el ultravioleta al óptico, debido al alto desplazamiento al rojo (z = 7) de estos objetos. La luz procedente de estas galaxias se emitió cuando el UNiverso tenía 700 millones de años, lo que equivale al 5% de su edad actual, según el modelo actualmente más aceptado (euclideo y con constante cosmológica).

    Una de las muchas incertidumbres que quedan por desvelar, es la posibilidad de observar estos objetos a mayores distancias. OSIRIS porporciona restricciones a esta posibilidad. El reto de observar estos objetos a las mayores diostancias posibles no reside en establecer un record, sino en estudiar la evolución de las galaxias y acotar el momento en que ocurre la reionización del universo, debido a la formación de las primeras estrellas.

    Las evidencias parciales recogidas hasta la fecha (Aquí nos presentan una buena muestra) sugieren que ya se empieza a observar dichos fenómenos dicho fenómeno a z = 7, lo que se traduce en la imposibilidad de observar la emisión Lyman alpha a mayores desplazamientos al rojo, debido a la fácil interacción de los fotones Lyman alpha con el gas neutro mediante desparrame resonante.

    Otras líneas de emisión (como nos explica el artículo), emitidas a otras longitudes de onda, permitirán observar en el dominio óptico galaxias situadas a doistancias más próximas. La combinación de estos cartografiados a distintas longitudes de onda, capaces de detectar fotones emitidos en los confines del UNiverso, constituye un ambicioso proyecto que, de manera global, ya está dando muy buenos resultados.

    ¿Llegaremos a ver el Big Bang? Al paso que vamos…¡Diría que sí!

    • Fer137

      “¿Llegaremos a ver el Big Bang? Al paso que vamos…¡Diría que sí!”

      Como sabrás los fotones mas antiguos son los de la radiación cósmica de fondo.

  3. Jurl

    Dios, ni 24 h tardas en publicarlos, apenas salen xD

    Esto es una pasada… Todos los datos que tenían son una fracción (encima sesgadísima) y aquí nadie pestañea… xDDD

  4. kike

    Si hasta el 90& de las galaxias existentes no habían sido detectadas, supongo que el tema de la materia perdida estará resuelto; pero es que aún sobra materia como para quitar de un plumazo buena parte de la materia oscura….XC

    Todas estas afirmaciones tan categóricas que cambian esquemas tan importantes de la noche a la mañana me dejan un poco frio; quiero decir que dejo de creer algo en lo de antes y no creo tampoco lo de ahora.

    Es muy posible que dentro de poquitos años, con las nuevas generaciones de estupendos telescopios y la alta tecnología, muchas cosas que se dan por ciertas actualmente habrán pasado a mejor vida.

  5. que bueno que encontraron el error de los sondeos galacticos. es seguro que con las nuevas camaras y filtros podremos observar las primeras galaxias del universo.

    espero que el telescopio james web y el [telescopio extremadamente grande] puedan ver mas alla de VLT y hubble. ademas estos avances en optica ayudaran a encontrar exoplanetas o fotografiar uno.

    una prueba mas de que la luz el finita. no infinita como creen los creatas :)

  6. Sagutxo

    ¿Cómo cambia esto los cálculos de la densidad media en el Universo de la materia ordinaria (bariónica)? ¿En qué medida rellena la masa de ese 90% más de Galaxias hasta ahora no visualizadas el problema de la masa faltante que se atribuye a los efectos de la materia oscura?

    Me parece un estudio muy interesante y habrá que ver que resultados arroja en futuras observaciones de cielo profunudo. De confirmarse, habría que ver si es suficiente masa para explicar algunos de los efectos atribuidos a la ubicua materia oscura.

    SalU2

    • Fer137

      Quizas no tenga muchas implicaciones en ese tema de la masa. Por lo que dicen solo se refiere a galaxias muy lejanas y que ya las echaban en falta: “…desde hace tiempo se especulaba con que muchas galaxias lejanas no eran identificadas en estos sondeos. Un nuevo sondeo del VLT demuestra por primera vez que esto es exactamente lo que está pasando”

      • Sagutxo

        Pero el error no es ligero, sino de bulto; hablamos de haber pasado por alto un 90% de las Galaxias lejanas. Esto debe tener alguna consecuencia a la hora de la masa global y la densidad media del Universo, o al menos eso espero. Me pregunto si no habrá otros errores de cálculo respecto a la masa existente que nos hayan contribuido a postular la materia oscura.

        Bueno, vamos, hablando claro, que le tengo ganas a la materia oscura. :D

        SalU2

  7. Ese 90% de las galaxias lejanas que se habían pasado por alto, en nada influye para la Densidad Crítica de la Materia presente en el Universo, simplemente, son galaxias que estaban más lejanas y que se habían escapado a la observación pero, la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo no se ve por ninguna parte. Parece que, finalmente, el Big Crunch no se producirá.

    El Universo, a pesar de estas galaxias no observadas, sigue teniendo una densidad muy baja de materia que, según parece está en 10 exp.29 g/cm3 que es, precisamente, la calculada para la densidad crítica de donde resultaría que estamos en el modelo descrito por Einstein- de Sitter.

    Lo de la materia oscura y la masa perdida…No acaba de convencerme. Sabemos aún tan poco del Universo (que es tan inmenso) que, se nos puede haber escapado alguna cuestión de vital importancia que nos expliocaría el comportamiento de las galaxcias que se alejan de nosotros y de ese Universo que no deja de expandirse.

    A pesar de esas nuevas galaxias que se nos habían escapado en las observaciones, si puidiéramos distribuir uniformemente toda la materia contenida en las galaxias del Universo, ontendríamos una densidad media cosmológica extremadamente baja de 10 exp. -5 átomos por cm3.

    El Universo está constituido casi exclusivamente por espacio virtualmente vacío entre galaxias y la densidad de materia determinará si el Universo continuará expandiéndose o no (parece que sí) pero, en todo esto, algo falla, ya que, nadie sabe explicar que es realmente lo que hay en eso quie llamamos “vacío” y en esas fluctuaciones que dejan escapar esas partículas virtuales que aparecen y desaparen en fracciones de segundos.

    Vacío, lo que se dice vacío, no existe y, desde luego, si de ahí surge algo es porque hay. Yo me preguntaria qué es lo que ahí pueda estar presente. ¿Qué son los océanos de Higgs? ¿qué significa la teoría de Higgs-Kibble? ¿Por qué no prestamos atención a las aparentes asimetrías que observamos en nuestro Universo: 4% de materia bariónica y el resto…¿de qué está hecho y como funciona y, sobre todo, dónde está?

    En fin, lo de siempre: Nos queda mucho que aprender.

  8. kike

    Amigo Emilio; lo que dices es bastante lógico y posiblemente sea así, pero me gustaría saber el método empleado para conocer la densidad de todo el universo, porque aunque se se supone su homogeneidad, creo que aún desconocemos muy mucho de las profundidades del espacio como para querer determinar una cosa tan difícil.

    Sabemos que efectivamente el universo es un espacio en su mayor parte vacío, solo roto de tarde en tarde por las galaxias arremolinadas en cúmulos y supercúmulos, que gráficamente se asemejarían a multitud de pompas de jabón, en las que los cúmulos serían las paredes de las pompas y el espacio vacío su interior; ello supondría en la práctica unas densidades muy diferentes según las zonas.

    Tenemos un montón de cosas que no sabemos por donde andan, la materia perdida, la oscura, la energía oscura, los agujeros negros de los que ni siquiera es aún segura su existencia al 100X100,etc

    Nuestros artilugios más avanzados en el espacio, las Voyager, tras tanto tiempo viajando, sólo se encuentran en los límites de nuestro sistema solar, que solo es un ínfimo rincón perdido en esa increible inmensidad.

    No obstante, con nuestra completa carencia de humildad que siempre nos distingue, pretendemos saber la densidad que existe en todo el Universo, y ni siquiera sabemos si este tiene fin; no hace mucho tiempo(Creo que el artículo lo leí en estas páginas), se descubrieron dos colosales torres de gas, de varios millones de años luz de punta a punta, lo que por sí solo creo que ya podría modificar esa densidad.

    Por lo tanto, ni la pretendida densidad la veo segura, ni la materia existente tampoco, por lo que todo podría ser (Por supuesto a mi profano entender).

    Si existe algún tipo de ley que demuestre esa densidad me gustaría saberlo, pero si se hace por pura estadística, ya sabes las falacias que se cometen en su nombre.

    La cosa creo que tiene su interés, puesto que si lo de la densidad no fuera seguro, el dato que aporta este artículo tendría posiblemente una capital importancia si fuera aseverado.

    Un abrazo.

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