Captan galaxias débiles del Universo con 1.000 millones de años

Estas galaxias ayudarán a los astrónomos a investigar un período poco comprendido, pero importante en la historia cósmica. Su nueva técnica ayuda a investigar el tiempo de 1.000 millones de años después del Big Bang, cuando el universo primitivo y oscuro fue inundado de luz de las primeras galaxias.

Rachael Livermore y Steven Finkelstein, del Departamento de Astronomía de Austin, junto con Jennifer Lotz, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, fueron a buscar estas galaxias en imágenes de la encuesta Frontier Fields del telescopio espacial Hubble.

"Estas galaxias son realmente extremadamente comunes", dijo Livermore. "Es muy satisfactorio poder encontrarlas."

Estas débiles galaxias tempranas dieron origen a la Época de Reionización, cuando la radiación energética que emitieron bombardeó el gas entre todas las galaxias del universo. Esto hizo que los átomos en este gas difuso perdieran sus electrones (es decir, se ionizaran).

Finkelstein explicó por qué es tan importante encontrar estas débiles galaxias. "Sabíamos de antemano que para que funcionara nuestra idea de la reionización galáctica, había que haber galaxias cien veces más débiles de lo que podríamos ver con el Hubble", dijo, "y tenían que ser muy, muy comunes". Por eso se creó el programa Hubble Frontier Fields, dijo.

Lotz lidera el proyecto Hubble Frontier Fields, uno de los más grandes del telescopio hasta la fecha. En él, Hubble fotografió varios grandes racimos de galaxias. Estos fueron seleccionados para aprovechar su enorme masa que causa un efecto óptico útil, predicho por Albert Einstein. La inmensa gravedad de un racimo de galaxias dobla el espacio, que magnifica la luz de galaxias más lejanas detrás de ella, mientras que la luz viaja hacia el telescopio. Por lo tanto, el grupo de galaxias actúa como una lupa, o una "lente gravitacional", lo que permite a los astrónomos ver a las galaxias más distantes, que normalmente no serían capaces de detectar, incluso con el Hubble.

Incluso entonces, sin embargo, las galaxias lentes estaban todavía en la cúspide de lo que Hubble podía detectar.

"La principal motivación para el proyecto Frontier Fields fue buscar estas galaxias extremadamente débiles durante este período crítico en la historia del universo", dijo Lotz. "Sin embargo, la dificultad primaria con el uso de los cúmulos galácticos de Frontier Fields como lupa adicional es cómo corregir la contaminación de la luz de las galaxias del cúmulo."

Livermore elabora: "El problema es que estás tratando de encontrar estas cosas realmente débiles, pero están detrás de estas cosas realmente brillantes. Las galaxias más brillantes del universo están en cúmulos, y están bloqueando las galaxias de fondo. Lo que hice fue llegar a un método para eliminar las galaxias del cúmulo de las imágenes".

Su método utiliza el modelado para identificar y separar la luz de las galaxias de primer plano (las galaxias del cúmulo) de la luz procedente de las galaxias de fondo (las galaxias más distantes).

Según Lotz, "este trabajo es único en su enfoque para eliminar esta luz, lo que nos ha permitido detectar galaxias más y más débiles que las que se han visto en estudios previos y alcanzar el objetivo principal de la encuesta Frontier Fields".

Livermore y Finkelstein han utilizado el nuevo método en dos de los conglomerados de galaxias en el proyecto Frontier Fields: Abell 2744 y MACS 0416. Esto les permitió identificar galaxias débiles vistas cuando el universo tenía alrededor de mil millones de años, menos del 10 por ciento de su edad actual, y 100 veces más débiles que las que se encuentran en el Ultra Deeo Field del Hubble, por ejemplo, que es la imagen más profunda del cielo nocturno obtenida.

Sus observaciones mostraron que estas débiles galaxias son extremadamente numerosas, consistente con la idea de que un gran número de galaxias extremadamente débiles eran la principal fuente de energía detrás de la reionización.

El trabajo se publica en un número reciente de Astrophysical Journal.