Científicos obtienen una nueva visión de cómo surgieron las primeras galaxias. En una simulación impresionante, los investigadores trazaron las secuelas de la era oscura del universo, incluida la aparición de las primeras galaxias que comenzaron a brillar aproximadamente 380,000 años después del Big Bang.
Lumina, el programa detrás de la simulación, abarca 2 mil millones de años de tiempo cósmico y representa una porción considerable de la historia del universo, que tiene unos 13,8 mil millones de años. Los resultados fueron publicados el lunes (26 de octubre) en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Otras simulaciones no pueden ampliar tanto como ésta», dijo el coautor del estudio Mark Vogelsberger, profesor de física en el MIT, en una declaración. «La diferencia entre las escalas más pequeñas y las más grandes que simulamos es mayor que en cualquier otra simulación».
Un video publicado junto al artículo muestra lo que vieron los científicos. El equipo zoomó en una zona de aproximadamente 1,6 mil millones de años luz de ancho para aprender más sobre cómo los ingredientes del espacio crean galaxias.
Iluminando la Era Oscura Cósmica
En los primeros años de nuestro universo, una neblina de hidrógeno neutro se fue acumulando poco a poco, bloqueando la luz de las primeras estrellas. El hidrógeno sirvió como un «velo» y no hizo visible la luz hasta que comenzaron a formarse galaxias. Este antiguo periodo, cubierto por ese velo, es conocido como la Era Oscura Cósmica.
El video comienza en la mitad de esta época, aproximadamente 45 millones de años después del Big Bang. Al acercarse a una pequeña parte del universo simulado, poco a poco se revela un halo de gas que cede ante galaxias jóvenes que brillan con fuerza dentro de él. En los cálculos están incluidos la materia oscura, las estrellas, el gas y la radiación —todos contribuyendo al resurgimiento de la luz cósmica.
«Vemos que aquí es donde se forman las primeras galaxias», dijo el primer autor Oliver Zier, ex investigador postdoctoral y astrofísico computacional del MIT que ahora está en la Universidad de Harvard, en la declaración. «Y las primeras estrellas se forman en esas primeras galaxias. Esas estrellas luego generan radiación. La simulación sigue esa radiación, y podemos hacer zoom hacia afuera para ver cómo esa radiación viaja desde las estrellas, a través del universo, hasta que en algún momento ioniza algo de hidrógeno neutro».
Lumina tiene como objetivo mostrar dos fenómenos clave para la historia del universo joven: la reionización del hidrógeno y la reionización del helio —un primer logro para un programa de su tipo. La reionización describe cómo el medio intergaláctico, o el área entre galaxias, pasó de hidrógeno neutro a iones con carga negativa.
La reionización del hidrógeno ocurrió cuando la luz ultravioleta de las estrellas jóvenes y de las galaxias golpeó al hidrógeno, eliminando electrones de carga negativa de las moléculas de hidrógeno —un proceso que también permitió que la luz atravesara la neblina. La reionización del helio ocurrió cuando los agujeros negros supermasivos, que poseen mucha energía, descomponían las moléculas neutras de helio.
El equipo dijo que la simulación podría, con el tiempo, usarse para validar las observaciones de telescopios sobre el universo temprano, especialmente aquellas centradas en mapear muchas galaxias al mismo tiempo.
