Los astrónomos de la Universidad de California, Irvine y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial de Baltimore han generado la descripción estadística más precisa hasta el momento de las galaxias tempranas y débiles tal como existieron en el universo 500 millones de años después del Big Bang.
En un trabajo de investigación publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , el equipo describe su uso de un nuevo método estadístico para analizar los datos del Telescopio Espacial Hubble capturados durante largos estudios de cielo. El método permitió a los científicos analizar las señales del ruido en las imágenes de cielo profundo del Hubble, proporcionando la primera estimación denúmero de galaxias primordiales pequeñas en el universo primitivo. Los investigadores concluyeron que hay cerca de 10 veces más de estas galaxias de lo que se detectó previamente en estudios de Hubble profundos.
El estudiante de doctorado de la UCI Ketron Mitchell-Wynne, autor principal del artículo, dijo que el período de tiempo bajo investigación se conoce como la "época de reionización". Después del Big Bang y unos pocos cientos de millones de años en los queel universo estaba dominado por hidrógeno neutro que absorbe fotones, la época de reionización se caracterizó por una transición de fase de gas hidrógeno debido al proceso acelerado de formación de estrellas y galaxias.
"Es lo más alejado que puedes estudiar con el telescopio espacial Hubble", dijo Mitchell-Wynne. Las cámaras del Hubble utilizan dispositivos acoplados a la carga, sensores de imagen electrónicos de alta calidad utilizados por primera vez en astronomía que luego se emplearon en cámaras de video profesionales.El equipo observó datos que abarcaban longitudes de onda ópticas e infrarrojas. Los fotones en el espectro infrarrojo provienen directamente de estrellas y galaxias.
La cosmóloga de la UCI Asantha Cooray, líder del proyecto de investigación, señaló las sondas recientes sobre la luz de fondo infrarroja extragaláctica por el instrumento CIBER del Instituto Tecnológico de California. "CIBER midió el fondo infrarrojo en dos longitudes de onda, 1.1 y 1.6 micras", dijo.llevó al grupo CIBER a confirmar la existencia de "luz intrahalo" de estrellas distribuidas fuera de las galaxias.
Cooray, profesor de física y astronomía, dijo: "Creemos que es cierto que hay luz intrahalo, pero hicimos un nuevo descubrimiento al observar cinco bandas infrarrojas con Hubble. Nos superponemos con CIBER y luego pasamos a la óptica cortalongitudes de onda, y vemos además de la luz intrahalo un nuevo componente: estrellas y galaxias que se formaron primero en el universo ".
El estudio del cielo profundo fue parte de un proyecto de investigación más grande basado en el Hubble llamado Encuesta del legado extragaláctico profundo infrarrojo cercano de la Asamblea Cósmica. "CANDELS no se inició por esta causa, pero resulta que la forma en que se tomaron los datos fuefavorable para lo que queríamos hacer ", dijo Mitchell-Wynne." Del análisis CIBER, sabíamos que habría una detección de luz intrahalo en las bandas infrarrojas. Realmente no sabíamos qué esperar en las ópticas.Datos del Hubble, vimos una gran caída en la amplitud de la señal entre los dos. Con ese espectro, comenzamos a sentirnos un poco más seguros de que estábamos viendo las primeras galaxias ".
"Para esta investigación, tuvimos que observar de cerca lo que llamamos 'píxeles vacíos', los píxeles entre galaxias y estrellas", dijo Cooray. "Podemos separar el ruido de la débil señal asociada con las primeras galaxias al observar las variacionesen la intensidad de un píxel a otro. Seleccionamos una señal estadística que dice que hay una población de objetos débiles. No vemos esa señal en las [longitudes de onda] ópticas, solo en infrarrojo. Esto es la confirmación de que la señal proviene deprimeros tiempos en el universo "
Él cree que estas galaxias primordiales eran muy diferentes de las galaxias bien definidas en espiral y en forma de disco actualmente visibles en el universo. Eran más difusas y pobladas por estrellas gigantes. Cooray notó que será posible una prueba más observacional de los hallazgos de su equipocon el lanzamiento del telescopio espacial James Webb en 2018. "Estas galaxias son muy débiles", dijo, "así que si tenemos un telescopio más grande, como James Webb, podremos profundizar y verlas individualmente"."
"Este es un hallazgo muy emocionante", dijo Henry C. Ferguson, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial de Baltimore e investigador co-principal de CANDELS. "Es la primera vez que podemos medir de manera convincente esta firma sutilde las primeras galaxias con Hubble, dándonos una idea más firme de qué buscar cuando el telescopio espacial James Webb se lance dentro de unos años ".
Otra área de investigación que Cooray espera seguir en el futuro cercano es investigar la misma parte del cielo en otras bandas, como los rayos X, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ". ¿Podría haber emisiones de rayos X asociadas con¿esto primordial? ", dijo." Los astrofísicos teóricos han explicado que las primeras estrellas colapsaron muy rápido porque eran muy masivas. No se convirtieron en supernovas y dispersaron material; se cree que se colapsaron en agujeros negros.quisiera ver si hay emisiones de rayos X asociadas con tales eventos "
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Materiales proporcionado por Universidad de California, Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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