Las manchas de luz que se pueden ver arqueándose en una nueva foto del Hubble no son artefactos extraños o manchas en la lente del telescopio espacial. Más bien, son la luz de una galaxia a 11 mil millones de años luz de distancia, distorsionada y replicada por la gravedad en primer plano.
Al menos 12 copias de la galaxia, llamadas PSZ1 G311.65-18.48 y apodado Sunburst Arc, surcan el cielo. Gracias a este fenómeno, los astrónomos pueden estudiarlo con increíble detalle.
La gravedad, como todos sabemos, es muy atractiva. Es la fuerza invisible y misteriosa que une el Universo, proporcional a la masa. Cuanto más masa tiene un objeto, más fuerte es su gravedad. Y no es solo la materia física lo que atrae; Un poderoso pozo de gravedad también puede desviar el camino de la luz.
En escalas galácticas, esto significa que algo con mucha gravedad, como un cúmulo de galaxias, por ejemplo, puede doblar y magnificar la luz de algo detrás de él en la distancia.
Se llama lentes gravitacionales, un efecto predicho por Einstein. Los astrónomos lo usan regularmente para estudiar galaxias en el Universo temprano que de otro modo serían demasiado débiles para ver bien.
Y este efecto de lente puede incluso duplicar imágenes, haciendo copias múltiples de una galaxia débil y distante. Eso es lo que estamos viendo con Sunburst Arc, aunque con muchas más copias de lo habitual.
Entre nosotros y la galaxia, a una distancia de 4.600 millones de años luz, hay un grupo masivo de galaxias que se dobla y divide la luz del arco Sunburst. Al menos 12 copias de la galaxia aparecen en la foto de Hubble, divididas en cuatro arcos principales: tres en la parte superior derecha y uno en la parte inferior izquierda de la foto.
Debido a la fuerza de las lentes, el Sunburst Arc es una de las galaxias con lentes más brillantes conocidas, incluso a gran distancia. Algunas de las copias de la galaxia son de 10 a 30 veces más brillantes que la galaxia real, lo que permite a los astrónomos distinguir características tan pequeñas como 520 años luz de diámetro.
(ESA / Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.)
Eso nos parece bastante grande, pero algunas regiones de formación estelar y nebulosas puede extenderse fácilmente por todo ese espacio. Estas estructuras se pueden comparar con las de galaxias mucho más jóvenes, para aprender cómo las galaxias han cambiado con el tiempo.
Las imágenes del Hubble también muestran que el Sunburst Arc es análogo a las primeras galaxias del Universo, alrededor de la época del Época de reionización, que tuvo lugar hace unos 13.3 a 12.8 mil millones de años.
Unos 300,000 años después del Big Bang, el universo era completamente opaco, lleno de hidrógeno neutro. Entonces, algo apareció e ionizó el hidrógeno, haciendo que el Universo fuera transparente nuevamente.
Es muy difícil ver las cosas desde ese momento, por lo que resulta difícil descubrir los mecanismos exactos que tuvieron lugar durante la Época.
Los astrónomos piensan que fue la radiación de las primeras estrellas y galaxias lo que hizo esta magia, pero hay un problema: la radiación de alta energía requerida para ionizar el hidrógeno necesitaba poder escapar de las galaxias sin ser absorbida por el medio interestelar. Solo se ha encontrado un pequeño número de galaxias para hacer esto.
Sin embargo, el Arco Sunburst contiene una pista. Muestra que algunos fotones pueden "filtrarse" a través de canales estrechos en medio neutro que tiene mucho gas.
Cuanto más aprendemos sobre la época de la reionización, más parece haber tenido que haber una serie de factores contribuyentes. Es improbable que la forma en que se filtran los fotones del arco Sunburst haya sido el único responsable, pero podría haber sido un contribuyente bastante importante.
¡Todo eso de alguna luz galáctica manchada en el cielo!
La investigación ha sido publicada en Ciencias.