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El Universo primitivo está cubierto por emisiones de Lyman-alfa


Utilizando el instrumento Explorador espectroscópico de unidades múltiples (MUSE) en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, los astrónomos han descubierto una inesperada abundancia de emisión Lyman-alfa en el Campo Ultra Profundo del Hubble, un parche rico en galaxias ubicado en la constelación sur de Fornax.

La emisión descubierta cubre casi todo el campo de visión, lo que lleva a los científicos a extrapolar que casi toda la bóveda celeste en el Universo primitivo está invisiblemente iluminada con la emisión de Lyman-alfa.

Línea Lyman-alfa
En física, la línea Lyman-alfa, a veces escrita como línea Ly-α, es una línea espectral de hidrógeno, o más generalmente de iones de un electrón, en la serie de Lyman, emitida cuando el electrón cae desde el orbital n = 2 a el orbital n = 1, donde n es el número cuántico principal.

En hidrógeno, su longitud de onda de 1215.67 ángstrom (121.567 nm o 1.21567 × 10−7 m), correspondiente a una frecuencia de 2.47 × 1015 hertz, coloca la línea Lyman-alfa en la parte ultravioleta del espectro electromagnético.

Por lo tanto, la astronomía Lyman-alfa normalmente debe llevarse a cabo con instrumentos satelitales, a excepción de fuentes extremadamente distantes cuyos desplazamientos al rojo permiten que la línea de hidrógeno penetre en la atmósfera.

Observaciones
Los astrónomos están acostumbrados a que el cielo se vea muy distinto en diferentes longitudes de onda, pero el alcance de la emisión Lyman-alfa observada, un tipo de emisión que se origina a partir de transiciones de electrones atómicos en átomos de hidrógeno que irradian luz con una longitud de onda de alrededor de 122 nm, fue algo extremadamente sorprendente.

"Darse cuenta de que todo el cielo brilla en óptica cuando se observa la emisión Lyman-alfa de nubes distantes de hidrógeno fue una sorpresa literalmente reveladora", dijo el coautor, el Dr. Kasper Borello Schmidt, astrónomo del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam en Alemania.

"Este es un gran descubrimiento", agregó el Dr. Themiya Nanayakkara, coautor del estudio y astrónomo del Observatorio Leiden en los Países Bajos.

"La próxima vez que mires el cielo nocturno sin luna y veas las estrellas, imagina el brillo invisible del hidrógeno: el primer bloque de construcción del Universo, que ilumina todo el cielo nocturno".

El Campo Ultra Profundo del Hubble
La región del Campo Ultra Profundo del Hubble, la imagen más profunda del universo tomada con luz visible, que analizaron los investigadores para este estudio fue cartografiada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA en 2004, cuando Hubble pasó más de 270 horas observando como nunca en esta región del espacio.

Las observaciones del Campo Ultra Profundo del Hubble revelaron miles y miles de galaxias dispersas en lo que parecía ser un parche oscuro del cielo, lo que nos da una visión humillante para nuestra limitada perspectiva humana de la casi infinita escala del Universo.

La detección de emisión Lyman-alfa en el Campo Ultra Profundo del Hubble es la primera vez que los astrónomos pueden ver esta débil emisión de las envolturas gaseosas de las galaxias más tempranas.

"Identificamos provisionalmente lo que está causando que estas nubes distantes de hidrógeno emitan Lyman-alfa, pero la causa precisa sigue siendo un misterio", dijeron los científicos.

"Sin embargo, como se cree que este débil brillo omnipresente está por todas parte en el cielo nocturno, se espera que la investigación futura arroje luz sobre su origen".

"En el futuro, planeamos realizar mediciones aún más sensibles", dijo el autor principal, el Dr. Lutz Wisotzki, astrónomo del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam.

"Queremos descubrir los detalles de cómo estos vastos reservorios cósmicos de hidrógeno atómico se distribuyen en el espacio", concluye diciendo.

Referencia del documento científico:
L. Wisotzki et al. Casi todo el cielo está cubierto por la emisión Lyman-α alrededor de las galaxias con gran desplazamiento al rojo. Nature, volumen 562, páginas 229–232, publicado en línea el 1 de octubre de 2018; doi: 10.1038 / s41586-018-0564-6

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