Científicos descubren un enorme 'conducto' en la red cósmica que conecta el universo

Artículo publicado originalmente por VICE en inglés.

Si miran con detenimiento las profundidades del tiempo y el espacio para vislumbrar el universo cuando solo tenía unos cuantos miles de millones de años, verán una era antigua poblada por varias galaxias masivas. Las simulaciones sugieren que estos gigantes galácticos deben haber sido alimentados por gas helado a través de filamentos de materia oscura, estructuras que forman la red cósmica que conecta las galaxias en el universo, pero no ha podido esclarecerse la naturaleza de estas infusiones de gas debido a la ausencia de observaciones directas.

Sin embargo, los científicos dirigidos por Hai Fu, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Iowa, han descubierto lo que describen como un filamento de gas que funciona como un “conducto” que alimenta una enorme galaxia que se formó cuando el universo tenía 2.500 millones de años, aproximadamente una quinta parte de su edad actual.

El descubrimiento, que tardó años en realizarse, confirma modelos establecidos que sugieren que el material de formación de estrellas es enviado a las galaxias enormes a través de estos filamentos cósmicos, según un estudio publicado la semana pasada en Astrophysical Journal.

“Esta es por mucho la mejor evidencia que tenemos” de las misteriosas corrientes de gas, dijo Fu en un correo electrónico. Aunque existen estudios previos que han detectado posibles filamentos en el pasado, no pudieron capturar información química detallada “para respaldar su origen como puntos de afluencia”, agregó.

Por el contrario, Fu y sus colegas pudieron identificar las firmas químicas de la corriente de gas en la galaxia que estudiaron, gracias a la alineación rara y fortuita de gigantescos cuerpos luminosos a su alrededor. La galaxia, que se conoce como SMM J0913, es parte de un vecindario cósmico más grande que contiene dos cuásares radiantes, que son núcleos galácticos especiales que se encuentran entre los fenómenos más brillantes del universo.

Debido a que los dos cuásares están ubicados detrás de SMM J0913 desde nuestra perspectiva en la Tierra, los objetos brillantes retroiluminan la galaxia en primer plano, lo que permite al equipo de Fu ver detalles nunca antes vistos de la corriente de gas que nutre a esta entidad en crecimiento.

“La silueta de la corriente contrastó con los dos quásares brillantes”, explicó Fu. 

Utilizando información espectral capturada por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), actualmente el radiotelescopio más grande de la Tierra, el equipo investigó la abundancia de sustancias químicas en el filamento.

Los resultados mostraron que la corriente carecía de elementos pesados ​​como aluminio, carbono, hierro y magnesio. Dado que el entorno dentro de galaxias masivas como SMM J0913 se enriquece constantemente con elementos pesados, que son arrojados por la explosión de estrellas, esta pista reveladora demostró que el gas estaba entrando desde fuera de la galaxia, desde un entorno agotado.

Las simulaciones cósmicas han propuesto que estos filamentos estrechos pueden explicar cómo el gas frío se bombea a las galaxias sin que lo interrumpan los alrededores atmosféricos calientes de entidades tan gigantescas. Pero la detección de estos filamentos es un obstáculo difícil de superar; Fu y sus colegas estudiaron detenidamente las observaciones de 70.000 galaxias durante un período de cinco años antes de rastrear el sistema perfecto que contenía a SMM J0913.

“Comprender el sistema tomó muchos años, así que ha sido un entendimiento gradual mediante la síntesis de los datos de varios telescopios”, dijo. Agregó que se sintió emocionado cuando “la pieza final del rompecabezas estuvo en su lugar” y sintió “un tremendo alivio” cuando recibió la información espectral de ALMA que confirmó que SMM J0913 era el tipo exacto de galaxia necesario para iluminar esa pregunta.

“Demostró que no perdí tiempo valioso en el telescopio y de hecho encontramos algo interesante”, agregó Fu.

Si bien el nuevo estudio representa un gran avance en nuestra comprensión de cómo se formaron las galaxias masivas en el universo temprano, todavía queda mucho trabajo por hacer. El equipo solo observó dos puntos a lo largo de la corriente, dejando espacio para estudios posteriores que pretenden “observar su extensión física completa”, dijo Fu, lo cual espera lograr en marzo utilizando el Observatorio Keck en la cima de Mauna Kea en Hawái.

“A largo plazo, necesitaríamos encontrar más corrientes alrededor de otras galaxias masivas”, concluyó, “y me pregunto cómo podemos lograrlo de manera eficiente, utilizando los telescopios existentes".