En los albores del Universo, los astrónomos han encontrado una pilas en de proporciones cósmicas. Al menos 21 galaxias, que forman estrellas a un ritmo tremendo, se fusionan en las primeras etapas de la formación de un cúmulo de galaxias. Y todo está sucediendo a 13 mil millones de años luz de distancia, solo 770 millones de años después de la Big Bang sí mismo.
Este es el protoglúster más antiguo descubierto hasta ahora, llamado LAGER-z7OD1, y hoy probablemente se ha convertido en un grupo de galaxias de 3,7 cuatrillones de veces la masa del Sol.
Un protocolo tan grande, tan temprano en el Universo, apenas un parpadeo cósmico desde que se levantó el telón sobre la vida, el Universo y todo, podría contener algunas pistas vitales sobre cómo se disipó el humo primordial y la luces encendidas, enviando luz fluyendo libremente a través del espacio.
Nuestro Universo es un lugar masivamente interconectado. Las galaxias pueden parecer relativamente independientes, pero más de la mitad de todas las galaxias están unidas gravitacionalmente en cúmulos o grupos, enormes estructuras de cientos a miles de galaxias.
Los comienzos de tales grupos no son desconocidos en el Universo temprano. Se han encontrado protocolos hasta LAGER-z7OD1, algunos incluso mucho más grandes, lo que sugiere que los clústeres podrían comenzar a ensamblarse mucho más rápido de lo que se creía posible.
Pero LAGER-z7OD1, según un equipo de investigadores dirigido por el astrónomo Weida Hu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, es especial. Puede revelar pistas sobre una de las etapas más misteriosas de la historia del Universo: la Época de la Reionización.
“El volumen total de las burbujas ionizadas generadas por las galaxias que la integran es comparable al volumen del protoglúmulo en sí, lo que indica que estamos presenciando la fusión de las burbujas individuales y que el medio intergaláctico dentro del protoglúmulo está casi completamente ionizado, ” escribieron en su papel.
“LAGER-z7OD1 proporciona un laboratorio natural único para investigar el proceso de reionización”.
El espacio, como ve, no siempre fue el lugar encantador y transparente que es hoy. Durante los primeros 370 millones de años más o menos, estuvo lleno de una niebla turbia y caliente de gas ionizado. La luz no pudo viajar libremente a través de esta niebla; dispersó electrones libres y eso fue todo.
Una vez que el Universo se enfrió lo suficiente, los protones y electrones comenzaron a recombinarse en átomos de hidrógeno neutros. Esto significaba que la luz, aunque todavía no había mucha, podía finalmente viajar a través del espacio.
Cuando las primeras estrellas y galaxias comenzaron a formarse, su luz ultravioleta reionizó el hidrógeno neutro omnipresente en todo el Universo: primero en burbujas localizadas alrededor de las fuentes ultravioleta, y luego en áreas cada vez más grandes a medida que las burbujas ionizadas se conectaban y superponían, permitiendo el espectro completo de Radiación electromagnética para fluir libremente.
Aproximadamente mil millones de años después del Big Bang, el Universo se reionizó por completo. Esto significa que es más difícil explorar más allá de este punto (a unos 12,8 años luz de distancia), pero también significa que el proceso de reionización en sí es complicado de entender.
Idealmente, necesita objetos realmente brillantes cuya radiación ionizante pueda atravesar el hidrógeno neutro, y eso es lo que Hu y su equipo estaban buscando con las galaxias Lyman Alpha en el estudio Epoch of Reionization. Estas son pequeñas galaxias del Universo temprano que forman estrellas a un ritmo increíble, lo que significa que pueden detectarse a distancias bastante grandes, bien adentro de la Época de la Reionización. Esto los convierte en útiles sondas de la época.
En su búsqueda, los investigadores encontraron LAGER-z7OD1, una región sobredensa de galaxias en un volumen tridimensional de espacio que mide 215 millones por 98 millones por 85 millones de años luz. Este volumen contenía dos subprotocúmulos distintos que se fusionaban en uno más grande, con al menos 21 galaxias, 16 de las cuales han sido confirmadas.
El volumen total de espacio ionizado alrededor de las galaxias fue ligeramente mayor que el volumen de LAGER-z7OD1.
“Esto demuestra superposiciones sustanciales entre burbujas individuales, lo que indica que las burbujas individuales están en el acto de fusionarse en una o dos burbujas gigantes”. los investigadores escribieron.
Por lo tanto, el protoglúster no solo representa un excelente ejemplo de este tipo, proporcionando un nuevo punto de datos para estudiar cómo se forman y emergen estas estructuras, así como la formación de estrellas en el Universo temprano, sino que ofrece una ventana única en su tipo a la formación y combinación de burbujas ionizadas en plena Epoca de Reionización.
Sin embargo, las ideas que surgirán aún están por descubrir. Como señalan los investigadores, ese será el trabajo de futuros telescopios más potentes que podrán observar mejor los detalles más finos del proceso de reionización.
La investigación del equipo se ha publicado en Astronomía de la naturaleza.
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