Gracias al observatorio espacial Webb, descubren que las galaxias transformaron el universo primitivo

Observaciones del telescopio espacial Webb aportaron evidencia de que las galaxias que existieron 900 millones de años tras el Big Bang ionizaron el gas a su alrededor, haciéndolo transparente.

En el universo primitivo, el gas entre las estrellas y las galaxias era opaco: la luz estelar energética no podía penetrarlo. Pero mil millones de años después del Big Bang, el gas se había vuelto completamente transparente y la nueva investigación liderada por el astrónomo Siman Lilly, del ETH Zurich encontró la explicación. Sucedió que las estrellas de las galaxias emitieron luz suficiente para calentar e ionizar el gas que las rodeaba, despejando nuestra visión colectiva durante cientos de millones de años.

Los resultados de esta investigación son los conocimientos más recientes sobre un período de tiempo conocido como la Era de la Reionización, cuando el universo experimentó cambios drásticos. Después del Big Bang, el gas del universo era increíblemente caliente y denso. Durante cientos de millones de años, el gas se enfrió. Luego, el universo pulsó “repetir”. El gas volvió a calentarse e ionizarse, se cree que debido a la formación de las primeras estrellas en las galaxias, y durante millones de años se volvió transparente.

Los investigadores buscaron durante mucho tiempo pruebas definitivas para explicar estas transformaciones. Los nuevos resultados abren efectivamente el telón al final de este período de reionización. “Webb no solo muestra claramente que estas regiones transparentes se encuentran alrededor de las galaxias, sino que también hemos medido su tamaño”, explicó en un comunicado Daichi Kashino de la Universidad de Nagoya en Japón, el autor principal del primer artículo del equipo.

“Con los datos de Webb, estamos viendo que las galaxias reionizan el gas que las rodea”, añade el comunicado. Estas regiones de gas transparente son gigantes en comparación con las galaxias: imaginá un globo aerostático con una arveja suspendida dentro.

Los datos aportados por Webb muestran que estas galaxias relativamente pequeñas impulsaron la reionización, limpiando regiones masivas de espacio a su alrededor. Durante los siguientes cien millones de años, estas “burbujas” transparentes continuaron creciendo más y más, fusionándose eventualmente y haciendo que todo el universo se volviera transparente.

El equipo de investigación apuntó intencionalmente a un momento justo antes del final de la Era de la reionización, cuando el universo no era del todo claro ni del todo opaco: contenía un mosaico de gas en varios estados.

Los científicos apuntaron a Webb en la dirección de un cuásar -un agujero negro supermasivo activo extremadamente luminoso que actúa como una enorme linterna- destacando el gas entre el cuásar y nuestros telescopios.

A medida que la luz del cuásar viajó hacia nosotros a través de diferentes parches de gas, fue absorbida por el gas opaco o se movió libremente a través del gas transparente. Los resultados innovadores del equipo solo fueron posibles al combinar los datos de Webb con las observaciones del cuásar central del Observatorio W.M. Keck en Hawái, y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral y el Telescopio Magallanes en el Observatorio Las Campanas, ambos en Chile.

“Al iluminar el gas a lo largo de nuestra línea de visión, el quásar nos brinda amplia información sobre la composición y el estado del gas”, explicó Anna-Christina Eilers del MIT en Cambridge, Massachusetts, autora principal de otro artículo del equipo.

Luego, los investigadores utilizaron Webb para identificar galaxias cerca de esta línea de visión y demostraron que las galaxias generalmente están rodeadas por regiones transparentes de aproximadamente 2 millones de años luz de radio.

En otras palabras, Webb fue testigo de galaxias en el proceso de despejar el espacio a su alrededor al final de la Era de la Reionización. Para poner esto en perspectiva, el área que estas galaxias despejó es aproximadamente la misma distancia que el espacio entre nuestra galaxia, la Vía Láctea, y nuestro vecino más cercano, Andrómeda.

Hasta ahora, los investigadores no tenían esta evidencia definitiva de lo que causó la reionización; antes del telescopio espacial James Webb, no estaban seguros de cuál era el responsable.