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Miden por primera vez toda la luz del universo visible

Un nuevo paso que nos indica el camino de regreso al Bing Bang


Los científicos han conseguido medir la luz de todas las estrellas que han iluminado el universo observable. Han establecido el total de fotones escapados al espacio desde el principio de los tiempos, señalándonos el camino de regreso al Big Bang.





En la imagen se aprecia el universo con las energías superiores a 1 Gigaelectronvoltio (GeV) obtenida con datos de cinco años recogidos por el instrumento LAT en el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Los colores más brillantes indican fuentes de rayos gamma más brillantes. Imagen: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration.
En la imagen se aprecia el universo con las energías superiores a 1 Gigaelectronvoltio (GeV) obtenida con datos de cinco años recogidos por el instrumento LAT en el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA. Los colores más brillantes indican fuentes de rayos gamma más brillantes. Imagen: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration.
Los científicos del telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi han logrado por primera vez medir toda la luz de las estrellas que se ha producido a lo largo de la historia del universo observable.

Los astrofísicos creen que nuestro universo, que tiene aproximadamente 13.700 millones de años, comenzó a formar las primeras estrellas cuando tenía unos pocos cientos de millones de años.

Desde entonces, el universo se ha convertido en una carrera contra reloj para crear nuevas estrellas. Ahora hay alrededor de 100 billones de galaxias en todo el universo y sólo en la Vía Láctea 100 mil millones de estrellas.

Utilizando nuevos métodos de medición de luz estelar, el astrofísico de Clemson College of Science, Marco Ajello, y su equipo, analizaron datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA para determinar la historia de la formación de estrellas durante la mayor parte de la vida del universo. Los resultados se publican en la revista Science.

"A partir de los datos recopilados por el telescopio Fermi, pudimos medir la cantidad total de luz estelar emitida. Esto nunca se había hecho antes", dijo Ajello, autor principal, en un comunicado.  "La mayoría de esta luz es emitida por estrellas que viven en galaxias. Y así, esto nos ha permitido entender mejor el proceso de evolución estelar y obtener una visión cautivadora de cómo el universo produjo su contenido luminoso".

Poner un número en la cantidad de luz estelar que se haya producido tiene varias variables que hacen que sea difícil de cuantificar en términos simples. Pero de acuerdo con la nueva medición, el número de fotones (partículas de luz visible) que escaparon al espacio después de ser emitidos por las estrellas se traduce a 4x10 ^ 84.

O dicho de otra manera:
4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 fotones.

Cielo oscuro

A pesar de este número extraordinariamente grande, es interesante observar que, con la excepción de la luz que proviene de nuestro propio sol y galaxia, el resto de la luz estelar que llega a la Tierra es extremadamente tenue, equivalente a una de una bombilla de 60 vatios vista en totalidad oscuridad a unos 2,5 kilómetros de distancia. Esto se debe a que el universo es casi incomprensiblemente enorme. Esta es también la razón por la que el cielo está oscuro durante la noche, sin contar la luz de la luna, de las estrellas visibles y el tenue brillo de la Vía Láctea.

El Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi se lanzó a órbita baja el 11 de junio de 2008 y recientemente cumplió 10 años. Es un observatorio poderoso que ha proporcionado enormes cantidades de datos sobre los rayos gamma (la forma de luz más energética) y su interacción con la luz de fondo extragaláctica (EBL), que es una niebla cósmica compuesta por toda la luz ultravioleta, visible e infrarroja emitida por las estrellas o por el polvo en sus proximidades.

Ajello y su compañero postdoctoral, Vaidehi Paliya, analizaron casi nueve años de datos pertenecientes a señales de rayos gamma de 739 blazars, galaxias que contienen agujeros negros supermasivos capaces de liberar chorros de partículas energéticas que saltan de sus galaxias y se extienden por el cosmos a casi la velocidad de la luz.

Cuando uno de estos chorros se dirige directamente a la Tierra, es detectable incluso cuando se origina desde muy lejos. Los fotones de rayos gamma producidos dentro de los chorros eventualmente chocan con la niebla cósmica, dejando una huella observable. Esto permitió al equipo de Ajello medir la densidad de la niebla no solo en un lugar dado, sino también en un momento dado en la historia del universo.

"Los fotones de rayos gamma que viajan a través de la niebla de la luz de las estrellas tienen una gran probabilidad de ser absorbidos", explica Ajello. "Al medir cuántos fotones se han absorbido, pudimos medir qué tan espesa era la niebla y también, en función del tiempo, cuánta luz había en todo el rango de longitudes de onda".

Rayos gamma de todos los blazars

Paliya realizó el análisis de rayos gamma de todos los 739 blazars, cuyos agujeros negros son millones o billones de veces más masivos que nuestro sol. "Al utilizar blazars a diferentes distancias de nosotros, medimos la luz estelar total en diferentes períodos de tiempo", dijo Paliya.

"Medimos la luz estelar total de cada época: hace mil millones de años, hace dos mil millones de años, hace seis mil millones de años, etc., desde la primera vez que se formaron las estrellas. Esto nos permitió reconstruir la EBL y determinar la historia de la formación del universo de una manera más efectiva que la que se había logrado antes".

Comprender la formación de estrellas también tiene ramificaciones para otras áreas del estudio astronómico, incluida la investigación sobre el polvo cósmico, la evolución de las galaxias y la materia oscura. El análisis del equipo proporcionará futuras misiones con una guía para explorar los primeros días de la evolución estelar, como el próximo Telescopio Espacial James Webb, que se lanzará en 2021 y permitirá a los científicos buscar la formación de galaxias primordiales.

"Los primeros mil millones de años de la historia de nuestro universo son una época muy interesante que aún no ha sido probada por los satélites actuales", concluyó Ajello. "Nuestra medida nos permite echar un vistazo por dentro. Tal vez algún día encontremos una manera de mirar todo el camino de regreso al Big Bang. Este es nuestro objetivo final".

Referencia

A gamma-ray determination of the Universe’s star formation history. The Fermi-LAT Collaboration.  Science  30 Nov 2018: Vol. 362, Issue 6418, pp. 1031-1034. DOI:10.1126/science.aat8123


Viernes, 30 de Noviembre 2018
Redacción T21
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