Nueva evidencia de rápido calentamiento en el universo temprano
Un equipo internacional de astrofísicos ha arrojado nueva luz sobre el estado del universo hace 13.000 millones de años midiendo la densidad del carbono en los gases que rodeaban las antiguas galaxias.
El estudio añade otra pieza al rompecabezas de la historia del universo.
"Hemos descubierto que la fracción de carbono en el gas caliente aumentó rápidamente hace unos 13.000 millones de años, lo que puede estar relacionado con el calentamiento a gran escala del gas asociado al fenómeno conocido como 'Época de Reionización'", afirma en un comunicado la doctora Rebecca Davies, Investigadora Postdoctoral Asociada de ASTRO 3D en la Universidad Tecnológica de Swinburne (Australia) y autora principal del artículo que describe el descubrimiento.
El estudio muestra que la cantidad de carbono caliente se quintuplicó de repente en un periodo de sólo 300 millones de años, lo que equivale a un abrir y cerrar de ojos en escalas de tiempo astronómicas.
Aunque estudios anteriores habían sugerido un aumento del carbono cálido, se necesitaban muestras mucho mayores -la base del nuevo estudio- para disponer de estadísticas que permitieran medir con precisión el ritmo de este crecimiento.
"Eso es lo que hemos hecho aquí. Y así, presentamos dos posibles interpretaciones de esta rápida evolución", afirma Davies.
La primera es que hay un aumento inicial de carbono alrededor de las galaxias simplemente porque hay más carbono en el universo.
"Durante el periodo de formación de las primeras estrellas y galaxias, se forman muchos elementos pesados, porque antes de las estrellas no había carbono", explica Davies. "Así que una posible razón de este rápido aumento es que estamos viendo los productos de las primeras generaciones de estrellas".
Sin embargo, el estudio también encontró pruebas de que la cantidad de carbono frío disminuyó durante el mismo período. Esto sugiere que podría haber dos fases diferentes en la evolución del carbono: un rápido aumento mientras se produce la reionización, seguido de un aplanamiento.
La Época de Reionización, que tuvo lugar cuando el universo tenía "sólo" mil millones de años, fue el momento en que se encendieron las luces tras la Edad Oscura cósmica que siguió al Big Bang.
Antes de esta época, el universo era una niebla oscura y densa de gas. Pero cuando se formaron las primeras estrellas masivas, su luz comenzó a brillar a través del espacio y a reionizar el cosmos. Esta luz puede haber provocado un rápido calentamiento del gas circundante, causando el aumento de carbono caliente observado en este estudio.
Los estudios sobre la reionización son vitales para comprender cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas y empezaron a producir los elementos que existen hoy en día. Pero las mediciones han sido notoriamente difíciles.
"La investigación dirigida por el Dr. Davies se basó en una muestra excepcional de datos obtenidos durante 250 horas de observaciones en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile", afirma la Dra. Valentina D'Odorico del Instituto Italiano de Astrofísica, Investigadora Principal del programa observacional. "Se trata de la mayor cantidad de tiempo de observación asignada a un solo proyecto realizado con el espectrógrafo X-Shooter.
"Gracias al VLT de 8 metros pudimos observar algunos de los cuásares más distantes, que actúan como linternas, iluminando galaxias a lo largo del camino desde el Universo primitivo hasta la Tierra". agregó.
A medida que la luz de los cuásares atraviesa las galaxias en su viaje de 13.000 millones de años a través del Universo, algunos fotones son absorbidos, creando en la luz patrones distintivos parecidos a códigos de barras, que pueden analizarse para determinar la composición química y la temperatura del gas de las galaxias.
De este modo se obtiene una imagen histórica del desarrollo del universo. "Estos 'códigos de barras' son captados por los detectores del espectrógrafo X-Shooter del VLT", explica Davies.
"Este instrumento divide la luz de las galaxias en diferentes longitudes de onda, como si hiciéramos pasar la luz a través de un prisma, lo que nos permite leer los códigos de barras y medir las propiedades de cada galaxia".
El estudio dirigido por Davies capturó más códigos de barras de galaxias antiguas que nunca. "Aumentamos de 12 a 42 el número de cuásares de los que disponíamos de datos de alta calidad, lo que permitió por fin una medición detallada y precisa de la evolución de la densidad del carbono", afirma D'Odorico.
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