Astrónomos, dirigidos por expertos de la Universidad de California, en Santa Cruz, Estados Unidos, han descubierto un quásar distante que ilumina una gran nebulosa de gas difusa, revelando por primera vez parte de la malla de filamentos que se cree que conecta las galaxias en una red cósmica.
Mediante el uso del telescopio de 10 metros Keck I en el Observatorio W.M. Keck en Hawái, Estados Unidos, estos expertos detectaron una gran nebulosa luminosa de gas que se extiende cerca de dos millones de años luz a través del espacio intergaláctico, según explican los investigadores en un artículo en Nature.
"Se trata de un objeto muy excepcional: es enorme, por lo menos dos veces mayor que cualquier nebulosa detectada antes, y se extiende mucho más allá del entorno galáctico del quásar", explica el primer autor, Sebastiano Cantalupo, becario postdoctoral en la Universidad de California Santa Cruz.
El modelo cosmológico estándar de formación de estructuras en el universo predice que las galaxias están incrustadas en una red cósmica de la materia, la mayoría de las cuales (aproximadamente el 84 por ciento) son la materia oscura invisible.
Esta red se ve en los resultados de las simulaciones por ordenador de la evolución de la estructura del universo, que muestran la distribución de la materia oscura en grandes escalas, incluyendo los halos de materia oscura en los que las galaxias se forman y de la red cósmica de filamentos que los conectan. La gravedad hace que la materia ordinaria siga a la distribución de la materia oscura, por lo que se espera que los filamentos de gas ionizado difuso tracen un patrón similar al observado en las simulaciones de materia oscura. Hasta ahora, sin embargo, nunca se han visto estos filamentos.
El gas intergaláctico ha sido detectado por su absorción de luz a partir de fuentes de fondo brillante, pero los resultados no revelan cómo se distribuye el gas. En este estudio, los investigadores detectaron el brillo fluorescente del gas de hidrógeno que resulta de su iluminación por la intensa radiación del quásar. "Este quásar ilumina gas difuso en escalas mucho más allá de cualquiera de los que hemos visto antes, lo que nos da la primera imagen de gas extendido entre las galaxias.
Mediante el uso del telescopio de 10 metros Keck I en el Observatorio W.M. Keck en Hawái, Estados Unidos, estos expertos detectaron una gran nebulosa luminosa de gas que se extiende cerca de dos millones de años luz a través del espacio intergaláctico, según explican los investigadores en un artículo en Nature.
"Se trata de un objeto muy excepcional: es enorme, por lo menos dos veces mayor que cualquier nebulosa detectada antes, y se extiende mucho más allá del entorno galáctico del quásar", explica el primer autor, Sebastiano Cantalupo, becario postdoctoral en la Universidad de California Santa Cruz.
El modelo cosmológico estándar de formación de estructuras en el universo predice que las galaxias están incrustadas en una red cósmica de la materia, la mayoría de las cuales (aproximadamente el 84 por ciento) son la materia oscura invisible.
Esta red se ve en los resultados de las simulaciones por ordenador de la evolución de la estructura del universo, que muestran la distribución de la materia oscura en grandes escalas, incluyendo los halos de materia oscura en los que las galaxias se forman y de la red cósmica de filamentos que los conectan. La gravedad hace que la materia ordinaria siga a la distribución de la materia oscura, por lo que se espera que los filamentos de gas ionizado difuso tracen un patrón similar al observado en las simulaciones de materia oscura. Hasta ahora, sin embargo, nunca se han visto estos filamentos.
El gas intergaláctico ha sido detectado por su absorción de luz a partir de fuentes de fondo brillante, pero los resultados no revelan cómo se distribuye el gas. En este estudio, los investigadores detectaron el brillo fluorescente del gas de hidrógeno que resulta de su iluminación por la intensa radiación del quásar. "Este quásar ilumina gas difuso en escalas mucho más allá de cualquiera de los que hemos visto antes, lo que nos da la primera imagen de gas extendido entre las galaxias.
Proporciona una visión excelente de la estructura general de nuestro universo", subraya el coautor J. Xavier Prochaska, profesor de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de California Santa Cruz.
El gas hidrógeno iluminado por el quásar emite luz ultravioleta conocida como radiación Lyman alfa. La distancia al quásar es tan grande (unos diez millones de años luz) que la luz emitida se "estira" por la expansión del universo a partir de una longitud de onda ultravioleta invisible hacia un tono más visible de color violeta en el momento en que llega al telescopio Keck.
Conociendo la distancia al quásar, los científicos calcularon la longitud de onda de la radiación Lyman alfa desde esa distancia y construyeron un filtro especial para el espectrómetro del telescopio LRIS con el fin de obtener una imagen en esa longitud de onda.
El gas hidrógeno iluminado por el quásar emite luz ultravioleta conocida como radiación Lyman alfa. La distancia al quásar es tan grande (unos diez millones de años luz) que la luz emitida se "estira" por la expansión del universo a partir de una longitud de onda ultravioleta invisible hacia un tono más visible de color violeta en el momento en que llega al telescopio Keck.
Conociendo la distancia al quásar, los científicos calcularon la longitud de onda de la radiación Lyman alfa desde esa distancia y construyeron un filtro especial para el espectrómetro del telescopio LRIS con el fin de obtener una imagen en esa longitud de onda.
"Hemos estudiado otros quásares de esta manera sin la detección de este gas prolongado -resalta Cantalupo-. La luz del quásar es como un rayo de luz y, en este caso, tuvimos la suerte de que la linterna esté apuntando hacia la nebulosa y haciendo al gas resplandecer.
Creemos que esto es parte de un filamento que puede ser aún más extendido, pero sólo vemos la parte del filamento que se ilumina por la emisión de haces del quásar".
Núcleos galácticos y agujeros negros:
Un quásar es un tipo de núcleo galáctico activo que emite una intensa radiación alimentado por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
En una investigación anterior de quásares distantes usando la misma técnica para buscar gas brillante, Cantalupo y otros detectaron las llamadas "galaxias oscuras", los nudos más densos de gas en la red cósmica. Se cree que estas galaxias oscuras son demasiado pequeñas o jóvenes para tener estrellas formadas.
"Las galaxias oscuras son piezas mucho más densas y pequeñas de la red cósmica. En esta nueva imagen, también vemos galaxias oscuras, además de la nebulosa mucho más difusa y extendida", apunta Cantalupo.
Núcleos galácticos y agujeros negros:
Un quásar es un tipo de núcleo galáctico activo que emite una intensa radiación alimentado por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
En una investigación anterior de quásares distantes usando la misma técnica para buscar gas brillante, Cantalupo y otros detectaron las llamadas "galaxias oscuras", los nudos más densos de gas en la red cósmica. Se cree que estas galaxias oscuras son demasiado pequeñas o jóvenes para tener estrellas formadas.
"Las galaxias oscuras son piezas mucho más densas y pequeñas de la red cósmica. En esta nueva imagen, también vemos galaxias oscuras, además de la nebulosa mucho más difusa y extendida", apunta Cantalupo.
"Parte de este gas caerá en las galaxias, pero la mayor parte seguirá estando difuso y nunca formará estrellas", agrega.
Los expertos estimaron que la cantidad de gas en la nebulosa es por lo menos diez veces mayor de lo esperado en los resultados de las simulaciones por ordenador.
Los expertos estimaron que la cantidad de gas en la nebulosa es por lo menos diez veces mayor de lo esperado en los resultados de las simulaciones por ordenador.
"Creemos que puede haber más gas contenido en pequeños grupos densos dentro de la red cósmica de lo que se ve en nuestros modelos. Estas observaciones están desafiando nuestra comprensión de gas intergaláctico y dándonos un nuevo laboratorio para poner a prueba y perfeccionar nuestros modelos", concluye este experto.
