Cómo desapareció la “niebla” que llenaba todo el universo

Tras el Big Bang (la colosal “explosión” con la que nació el universo), una espesa “niebla” de hidrógeno lo cubría todo, impidiendo incluso que la luz ultravioleta pudiera traspasarla. La situación se prolongó hasta que llegó la época de la reionización, un proceso que acabó con la niebla y dotó al cosmos de transparencia, permitiendo a la luz propagarse, y haciendo posible que hoy podamos ver galaxias a enormes distancias.

Sin embargo, un misterio ha intrigado a los científicos desde hace tiempo: en aquella época, las galaxias más grandes y brillantes del universo no producían suficiente energía para hacer posible la reionización. Así pues, ¿cómo se obtuvo la energía extra necesaria? ¿Hubo otras galaxias que ayudaron al proceso? La respuesta, encontrada en una nueva investigación, es que sí. La existencia de galaxias pequeñas y de brillo tenue, algunas de las cuales han sido ahora descubiertas, resultó crucial para hacer posible ese fenómeno cósmico.

El equipo internacional de Hakim Atek, de la Universidad Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, ha descubierto más de 250 de esas galaxias, tan distantes que la luz que nos llega de ellas ahora es la que emitieron en la citada época del universo cuando la niebla desapareció. Contemplar a esas galaxias es mirar al pasado remoto. Entre estas galaxias descubiertas figuran algunas de las más tenues y diminutas en el universo. El equipo de investigación contó con nuevas imágenes del telescopio Espacial Hubble, obtenidas con la ayuda de un trío de lentes de aumento cósmicas.

Las observaciones del Hubble, aprovechando el fenómeno de lente gravitatoria, han revelado la mayor muestra de las galaxias más tenues y antiguas del universo. Algunas de ellas se formaron apenas 600 millones de años después del Big Bang. (Foto: ESA/NASA)

 Estas lentes de aumento son obra de tres cúmulos de galaxias. Las potentes fuerzas gravitatorias generadas por estos cúmulos amplifican la débil luz de las galaxias situadas muy por detrás de ellos, permitiéndonos verlas, algo que de otro modo sería imposible, al menos con la tecnología actual. A este fenómeno se le llama lente gravitatoria.

El equipo de Atek encontró que la luz acumulada de galaxias como las descubiertas — añadida a la otra luz — sería suficiente para causar la reionización. El misterio, por tanto, parece haberse resuelto.

El beso final de dos estrellas: directo a la catástrofe

Usando el Very Large Telescope, de ESO, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la estrella doble más caliente y masiva cuyas componentes están tan cerca la una de la otra que se tocan. Las dos estrellas, situadas en el sistema extremo VFTS 352, podrían dirigirse hacia un dramático final, durante el cual las dos estrellas se fundirán para crear una sola estrella gigante o acabarán formando un agujero negro binario.

El sistema estelar doble VFTS 352 está situado a unos 160.000 años luz de distancia en la Nebulosa de la Tarántula. Esta interesante región es el vivero más activo de nuevas estrellas en el universo cercano, y nuevas observaciones del VLT de ESO han revelado que este par de jóvenes estrellas se encuentra entre los objetos más extremos y extraños jamás encontrados.

VFTS 352 está formada por dos estrellas muy calientes, brillantes y masivas que orbitan entre sí en poco más de un día. Los centros de las estrellas están separados por sólo 12 millones de kilómetros. De hecho, las estrellas están tan cercanas que sus superficies se superponen y se ha formado un puente entre ellas. VFTS 352 no es sólo la más masiva conocida en esta pequeña clase de binarias de contacto — tiene una masa combinada de cerca de 57 veces la del Sol — sino que también contiene los componentes más calientes, con temperaturas superficiales que superan los 40.000 grados Celsius.

Las estrellas extremas como estas que componen VFTS 352, juegan un papel clave en la evolución de las galaxias y se cree que son las principales productoras de elementos como el oxígeno. Estas estrellas dobles también están vinculadas a comportamientos exóticos como el mostrado por las "estrellas vampiro", donde una estrella acompañante menor absorbe materia de la superficie de su vecina más grande (eso1230).

Ilustración de las estrellas del sistema binario de contacto más masivo y caliente. (Foto: ESO/L. Calçada)

Sin embargo, en el caso de VFTS 352, ambas estrellas del sistema son de tamaño casi idéntico. Por tanto, el material no es atraído de una estrella a otra, sino que puede ser compartido. Se estima que las estrellas que forman VFTS 352 comparten cerca del 30 por ciento de su material.

Este tipo de sistema es muy raro porque esta etapa en la vida de las estrellas es corta, lo que hace difícil pillarlas “in fraganti”. Debido a que las estrellas están tan cerca la una de la otra, los astrónomos piensan que fuertes fuerzas de marea hacen que aumente la mezcla de los materiales en los interiores estelares.

“VFTS 352 es el mejor de los casos encontrados hasta ahora de estrella doble masiva y caliente que presenta este tipo de mezcla interna”, explica el autor principal de este trabajo, Leonardo A. Almeida, de la Universidad de São Paulo, Brasil. “Como tal, es un descubrimiento fascinante e importante”.

Los astrónomos predicen que VFTS 352 se enfrentarán a un destino catastrófico que puede acabar de dos maneras: el primer resultado potencial es la fusión de las dos estrellas, que probablemente produciría una única estrella gigante de rotación rápida y, posiblemente, magnética. "Si sigue girando rápidamente podría terminar su vida como una de las explosiones más energéticas del universo, conocida como un estallido de rayos gamma de larga duración”, afirma el científico que lidera el proyecto, Hugues Sana, de la Universidad de Lovaina (Bélgica).

La segunda posibilidad la explica el astrofísico teórico principal del equipo, Selma de Mink, de la Universidad de Amsterdam: "Si las estrellas se mezclan lo suficientemente bien, ambas permanecen compactas y el sistema VFTS 352 podrá evitar la fusión. Esto llevaría a los objetos por un nuevo camino evolutivo que es completamente diferente de las predicciones de la evolución estelar clásica. En el caso de VFTS 352, las componentes probablemente acabarían sus vidas como explosiones de supernova, formando un sistema binario cercano de agujeros negros. Un objeto de estas características sería una intensa fuente de ondas gravitacionales".

Probar la existencia de este segundo camino evolutivo sería un gran avance observacional en el campo de la astrofísica estelar. Pero, independientemente de cómo se enfrente VFTS 352 a su desaparición, este sistema ya ha proporcionado a los astrónomos nueva y valiosa información sobre los poco conocidos procesos evolutivos de los sistemas de estrellas binarias de contacto masivas. (Fuente: ESO)

Curiosity fotografió la Tierra vista desde Marte.

Así es como se ve la Tierra desde Marte. Se trata de una fotografía tomada por el Curiosity desde el "planeta rojo" en la que podemos ver la Tierra.

¿Cómo se alimenta una galaxia?

Las galaxias crecen formando estrellas a partir de gas, pero la cantidad de gas que poseen es muy limitada. Necesitan un aporte continuo de materia para mantenerse activas durante toda la vida del Universo. Pero ¿de dónde viene este gas?, ¿cómo se alimenta una galaxia? "En teoría lo sabemos", afirma Jorge Sánchez Almeida, el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que ha liderado el trabajo en España. "Viene de la red cósmica. Sin embargo, una cosa es la teoría y otra muy distinta observarlo. Finalmente hemos encontrado una prueba directa”.

El gas producido en el Big Bang se distribuye en el espacio formando algo parecido a una red de filamentos (la red cósmica; ver la Figura). En los nudos de la red, donde se juntan varios filamentos, se forman las galaxias. El gas primigenio, aún en la red desde el origen del Universo, cae poco a poco sobre las galaxias y proporciona el material fresco que las mantiene vivas.

"En algunas galaxias –explica la investigadora del IAC Casiana Muñoz Tuñón- observamos regiones en las que el gas que forma estrellas es primigenio. Está formado casi exclusivamente por hidrógeno y helio, y este tipo de gas puro es muy raro en una galaxia". Las estrellas producen elementos químicos como oxígeno o carbono, que rápidamente contaminan el gas de una galaxia cuando las estrellas explotan como supernovas. "El gas no contaminado que detectamos tiene necesariamente que venir de la red cósmica. No hemos encontrado otra explicación razonable”, añade la astrofísica.

Distribución del gas en red cósmica simulada por Claudio Dalla Vecchia, investigador del IAC. (Imagen: IAC)

La dificultad del trabajo estriba en analizar la composición química de galaxias extremadamente débiles, para lo que es necesario un telescopio de 10 metros como el que se ha utilizado en esta ocasión, el Gran Telescopio Canarias, del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma.

El trabajo ha sido publicado en la revista especializada Astrophysical Journal Letters y ha sido destacado por la American Astronomical Society en su página web. También se ha hecho una reseña al mismo en la revista de divulgación New Scientist. (Fuente: IAC/DICYT)