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El telescopio Subaru.
Una nube de hidrógeno envuelve la mayor estructura del universo lejano

Una nube de hidrógeno envuelve la mayor estructura del universo lejano

Los datos del telescopio japonés Subaru han generado el mapa más extenso que se conoce de gas hidrógeno neutro

EUROPA PRESS

Miércoles, 29 de marzo 2017, 19:02

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El telescopio japonés Subaru ha generado el mapa más extenso de gas hidrógeno neutro del universo lejano, una enorme nube de 160 millones de años luz alrededor -y dentro- de una estructura llamada proto-supercúmulo. Así, se trata de la estructura más grande en ese universo lejano y existía desde hace ya unos 11.500 millones de años.

Tal nube de gas es extremadamente valiosa para estudiar la formación de estructuras a gran escala y la evolución de las galaxias a partir del gas en el universo primitivo, y merece más investigación. "Estamos sorprendidos porque la estructura de gas denso se extiende mucho más de lo esperado en el proto-supercúmulo", ha dicho Ken Mawatari, astrónomo de la Osaka Sangyo University.

"Se necesitan observaciones de campo más amplias con filtros de banda estrecha para captar la imagen completa de esta estructura más grande del Universo joven", ha añadido Mawatari respecto a un tipo de investigación que se puede hacer con el instrumento Hyper Suprime-Cam (HSC) montado recientemente en el Subaru. "Se pretende estudiar la relación gas - galaxia en varios proto-supercúmulos utilizando el HSC", ha explicado.

Todo ello a sabiendas de que las galaxias se agrupan para formar estructuras más grandes tales como cúmulos y supercúmulos. "La materia en el universo actual está estructurada de manera jerárquica en escalas de unos 100 millones de años luz. Sin embargo, no podemos observar estructura heterogénea en ninguna dirección o distancia sobre escalas más grandes que eso", ha comentado Mawatari.

Una de sus grandes cuestiones es aclarar si se mantienen la uniformidad y la homogeneidad en la distribución de la materia. Además, Mawatari investiga las propiedades de las semillas de las estructuras a gran escala; es decir, las fluctuaciones iniciales de la materia que existían al principio del universo. Por tanto parece clave observar las estructuras enormes en varias épocas, lo cual se traduce en distancias. Y es importante para una comprensión precisa, pues los supercúmulos locales son conocidos por ser ricos en gas.

Además, está claro que hay muchas galaxias recién nacidas en clusters antiguos (o distantes). Comparando detalladamente las distribuciones espaciales de las galaxias y el gas durante las primeras épocas del universo, se entendería el proceso de formación galáctica a partir de los grupos débiles (de baja emisión de luz) de gas en el universo primitivo.

Para indagar sobre las nubes de gas precoces y oscuras, los astrónomos aprovechan que la luz de objetos distantes brillantes se atenúa por el gas de primer plano, dando como efecto una "imagen de sombra". Y dado que el hidrógeno neutro en la nube de gas absorbe y oscurece la luz de los objetos de fondo a una determinada longitud de onda, se puede ver característica a característica la absorción en el espectro del objeto de fondo.

Para ampliar su visión de estos objetos en el universo temprano, Mawatari y sus compañeros desarrollaron recientemente un esquema para analizar la distribución espacial del hidrógeno utilizando datos de imágenes de galaxias de la época lejana. En comparación con el esquema tradicional de espectroscopía de quásares, este nuevo método ha permitido informarse sobre distribución de gas de un área amplia con relativa rapidez.

El campo SSA22

Los científicos aplicaron su esquema a los datos del Hyper Suprime-Cam tomados en su anterior encuesta grande de galaxias. Los campos investigados en este trabajo incluyen el campo SSA22, antepasado de un supercúmulo de galaxias, donde las galaxias jóvenes se forman activamente, hace 11.500 millones de años en el universo primitivo.

El resultado del trabajo investigador ha arrojado mapas muy amplios del hidrógeno neutro en los tres campos estudiados. La absorción de gas sería significativamente fuerte en todo el campo del proto-supercúmulo SSA22 comparado con los de los campos normales (SXDS y GOODS-N). Está claramente confirmado que el ambiente del proto-superacumulador es rico en gas hidrógeno neutro, que es el principal bloque de construcción de las galaxias.

El trabajo del equipo también reveló que la distribución de gas en la región del proto-supercúmulo no se alinea perfectamente con la distribución de las galaxias. Si bien el proto-supercúmulo es rico tanto en galaxias como en gas, no existe dependencia a escala local de la cantidad de gas correlacionada con la densidad de galaxias dentro del proto-supercúmulo. Este resultado puede significar que el gas hidrógeno neutro no sólo está asociado con las galaxias individuales, sino que también se extiende difusamente a través del espacio intergaláctico sólo dentro del proto-supercúmulo.

Fluctuación más pequeña

Dado que el exceso de hidrógeno neutro en el campo SSA22 se detecta en todo el área de búsqueda, esta estructura de gas se extiende realmente más de 160 millones de años luz. En la visión tradicional de la formación de estructuras, se cree que la fluctuación de la densidad de la materia es más pequeña y la estructura de alta densidad a gran escala era más rara en el universo primitivo.

El descubrimiento de que una estructura de gas que se extiende a través de más de 160 millones de años luz (que es aproximadamente igual que los actuales supercúmulos en escala) ya existía en el universo hace 11.500 millones de años es un resultado sorprendente de este estudio.

Al investigar la distribución espacial del gas hidrógeno neutro en un área muy grande, los investigadores han proporcionado una nueva ventana sobre la relación entre el gas y las galaxias en el universo joven. La enorme estructura de gas SSA22 revelada por este trabajo se considera un objeto clave para probar la teoría estándar de la formación de estructuras, por lo que se prevé una investigación más detallada.

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