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Explican por qué el Universo es transparente a la luz

La reionización del hidrógeno, un elemento crucial, depende de la cantidad de polvo galáctico


Dos estudios realizados en EE.UU. explican por qué el Universo permite, de manera general, el paso libre de la luz, es decir, que es transparente. La reionización del hidrógeno, un elemento fundamental para ello, depende de la cantidad de polvo que hay en una galaxia.





Ilustración de la reionización, basada en datos de los telescopios espaciales Hubble y Chandra. Imagen: M. Weiss. Fuente: NASA/CXC.
Ilustración de la reionización, basada en datos de los telescopios espaciales Hubble y Chandra. Imagen: M. Weiss. Fuente: NASA/CXC.
Dos trabajos publicados por un profesor ayudante de la Universidad de California en Riverside (UCR, EE.UU.) y varios colaboradores explican por qué el Universo tiene energía suficiente para llegar a ser transparente, es decir, que permite el paso libre de la luz.

Una de las investigaciones dirigidas por Naveen Reddy, del Departamento de Física y Astronomía, analiza cuantitativamente el contenido de gas de las galaxias, y su relación con la cantidad de polvo interestelar.

Este análisis muestra que el gas de las galaxias es como una "valla", donde algunas partes de la galaxia tienen poco gas y son directamente visibles, mientras que otras partes tienen una gran cantidad de gas y son realmente opacas a la radiación ionizante. Los hallazgos se han publicado en la revista The Astrophysical Journal.

La ionización del hidrógeno es importante debido a sus efectos sobre cómo crecen y evolucionan las galaxias. Un área de interés especial es evaluar la contribución de las diferentes fuentes astrofísicas, como estrellas o agujeros negros, al total de la radiación ionizante.

La mayoría de los estudios sugieren que las galaxias tenues son las responsables de proporcionar suficiente radiación para ionizar el gas en la historia temprana del Universo. Además, hay evidencia anecdótica de que la cantidad de radiación ionizante que es capaz de escapar de las galaxias depende de la cantidad de hidrógeno que hay dentro de las propias galaxias.

El equipo de investigación dirigido por Reddy desarrolló un modelo que se puede utilizar para predecir la cantidad de escapes de radiación ionizante de las galaxias en base a mediciones precisas sobre cuán "rojos", o polvorientos, parecen ser sus espectros.

Por otra parte, con mediciones directas de la fracción de escape ionizante, su modelo puede ser utilizado para reducir el rango posible de la velocidad intrínseca de producción de fotones ionizantes en torno a dos millones de años después del Big Bang (el Universo temprano).

Estas aplicaciones prácticas del modelo serán fundamentales para la interpretación de la radiación de escape durante la "edad oscura" cósmica, un tema que está obligado a florecer con la llegada de los telescopios de 30 metros, que permitirán investigaciones inviables hoy, y el Telescopio Espacial James Webb, el siguiente observatorio espacial de la NASA y sucesor del Hubble.

'Edad oscura'

La investigación se retrotrae a unos 400.000 años después del Big Bang, cuando el Universo entró en la "edad oscura" cósmica, en la que las galaxias y las estrellas aún no se habían formado entre la materia oscura, el hidrógeno y el helio.

Unos cientos de millones de años después, explica la información de la UCR, el Universo entró en la "Época de la Reionización", en la que los efectos gravitatorios de la materia oscura ayudaron al hidrógeno y al helio a fusionarse en las estrellas y las galaxias. Se liberó una gran cantidad de radiación ultravioleta (fotones), arrancando electrones de ambientes neutros de los alrededores, un proceso conocido como "reionización cósmica".

La reionización, que marca el punto en el que el hidrógeno del Universo se ionizó, se ha convertido en un área importante de investigación en astrofísica. La ionización hizo al Universo transparente para estos fotones, lo que permite que la luz soltada por las fuentes viaje generalmente libre a través del cosmos.

Los datos para esta investigación se consiguieron mediante el espectrógrafo de baja resolución del Observatorio W. M. Keck (Hawái).

Han colaborado en esta investigación Charles Steidel (Caltech), Max Pettini (Universidad de Cambridge, Reino Unido), Milán Bogosavljevic (Observatorio Astronómico, Belgrado) y Alice Shapley (Universidad de California en Los Ángeles).

Referencias bibliográficas:

Naveen A. Reddy, Charles C. Steidel, Max Pettini, Milan Bogosavljević: SPECTROSCOPIC MEASUREMENTS OF THE FAR-ULTRAVIOLET DUST ATTENUATION CURVE ATz∼ 3. The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/828/2/107

Naveen A. Reddy, Charles C. Steidel, Max Pettini, Milan Bogosavljević, Alice E. Shapley: THE CONNECTION BETWEEN REDDENING, GAS COVERING FRACTION, AND THE ESCAPE OF IONIZING RADIATION AT HIGH REDSHIFT. The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/828/2/108


Martes, 13 de Septiembre 2016
UCR/T21
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