Explicado por qué muchos sondeos de galaxias lejanas no detectan el 90% de estos objetos

Hace tiempo que los astrónomos sabían que, en muchos sondeos del Universo muy distante, una fracción importante del total de luz intrínseca no era detectada. Ahora, gracias a un sondeo extremadamente profundo que se realizó usando dos de los cuatro telescopios gigantes de 8,2 metros que conforman el VLT (Very Large Telescope) de ESO y un filtro específico hecho a medida, los astrónomos han determinado que una gran fracción de galaxias, cuya luz fue emitida hace 10 mil millones de años, había pasado inadvertida. El sondeo también ayudó a identificar algunas de las galaxias más tenues que se hayan encontrado jamás en esta etapa del Universo primordial.

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Crédito: ESO/M. Hayes

Los astrónomos usan frecuentemente la brillante y característica “huella digital” de luz emitida por el hidrógeno, conocida como línea Lyman-alfa, para estudiar la cantidad de estrellas formadas en el Universo muy lejano. Sin embargo, desde hace tiempo se especulaba con que muchas galaxias lejanas no eran identificadas en estos sondeos. Un nuevo sondeo del VLT demuestra por primera vez que esto es exactamente lo que está pasando. Gran parte de la luz Lyman-alfa queda atrapada dentro de la galaxia que la emite, y el 90% de las galaxias no llegan a ser detectadas en los sondeos Lyman-alfa.

“Los astrónomos siempre supieron que les faltaba una fracción de las galaxias en los sondeos Lyman-alfa” explica Matthew Hayes, el autor principal de la investigación, publicada esta semana en Nature, “pero ahora por primera vez tenemos una medida concreta. Y la cantidad de galaxias que se estaba perdiendo es enorme”.

Para comprender qué fracción de luminosidad no se detecta, Hayes y su equipo usaron la cámara FORS instalada en el VLT y un filtro de banda estrecha hecho a medida para medir la luz Lyman-alfa, siguiendo la metodología estándar de este tipo de estudios. Luego, usando la nueva cámara HAWK-I, instalada en otra unidad telescopio del VLT, exploraron la misma área en busca de la luz emitida a una longitud de onda diferente, también debida al hidrógeno, conocida como la línea H-alfa. Específicamente buscaron galaxias cuya luz hubiera estado viajando durante 10 mil millones de años (desplazamiento hacia el rojo 2,2), en un área bien estudiada del cielo conocida como el campo GOODS–Sur.

“Esta es la primera vez que observamos con tanta profundidad una fracción del cielo en luz proveniente del hidrógeno en estas dos longitudes de ondas muy específicas, y esto demostró ser crucial”, dice el miembro del equipo Göran Östlin. El sondeo fue extremadamente profundo y reveló algunas de las galaxias más tenues que se conocen de esta época primordial en la vida del Universo. De este modo, los astrónomos pudieron concluir que los sondeos tradicionales que utilizan la emisión Lyman-alfa sólo ven una pequeña parte del total de la luz que es producida, ya que la mayor parte de los fotones Lyman-alfa son destruidos por la interacción con nubes interestelares de gas y polvo. Este efecto es notoriamente más significativo para la luz Lyman-alfa que para la H-alfa. Como resultado, una cantidad tan significativa como el 90% de las galaxias pasa inadvertida en estos sondeos. “Si vemos diez galaxias, allí podría haber cientos”, dice Hayes.

Diferentes métodos de observación, centrados en la luz emitida a diferentes longitudes de onda, conducirán siempre a una visión del Universo que solo es parcialmente completa. Los resultados de este sondeo constituyen una seria advertencia para los cosmólogos, considerando que a medida que aumenta la distancia, la emisión Lyman-alfa se convierte en uno de los pocos trazadores disponibles para el estudio de las primerísimas galaxias que se formaron en la historia del Universo. “Ahora que sabemos cuánta luz hemos pasado por alto, podemos comenzar a crear representaciones del cosmos mucho más precisas, entendiendo mejor la velocidad con que se formaron las estrellas en las diferentes épocas de la vida del Universo”, dice el coautor J. Miguel Mas-Hesse.

Este gran avance ha sido posible gracias a la cámara usada, única en su género. HAWK-I, que vio su primera luz en 2007, es un instrumento de última generación. “Sólo hay unas cuantas cámaras con un campo de visión más amplio que HAWK-I, pero operan en telescopios de menos de la mitad del tamaño del VLT. De modo que realmente solo el VLT y HAWK-I son capaces de encontrar eficientemente galaxias tan tenues a estas distancias”, dice el miembro del equipo Daniel Schaerer.

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• Artículo científico

Fuente: ESO