{"id":74448,"date":"2002-01-01T10:40:00","date_gmt":"2002-01-01T12:40:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/12\/01\/el-universo-remoto-se-ilumina\/"},"modified":"2015-07-21T14:01:03","modified_gmt":"2015-07-21T17:01:03","slug":"el-universo-remoto-se-ilumina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/el-universo-remoto-se-ilumina\/","title":{"rendered":"El Universo remoto se ilumina"},"content":{"rendered":"
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CALTECH<\/span>El qu\u00e1sar SDSS 1044-0125, que llev\u00f3 a los descubrimientosCALTECH<\/span><\/p><\/div>\n

“El fin de la edad de las tinieblas” y “el renacimiento c\u00f3smico”. Con esos t\u00e9rminos los astr\u00f3nomos del Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech), Estados Unidos, se refirieron a un momento crucial en la historia del universo que lograron observar en 2001. Se trata de la reionizaci\u00f3n del cosmos – es decir, la formaci\u00f3n de la materia en n\u00facleos at\u00f3micos positivos y electrones negativos -, un fen\u00f3meno sucedido hace cerca de 12 mil millones de a\u00f1os, previsto en modelos te\u00f3ricos, pero nunca antes comprobado.<\/p>\n

El grupo autor de la in\u00e9dita observaci\u00f3n es coordinado por el yugoslavo naturalizado estadounidense George Djorgovski, y cuenta con la participaci\u00f3n principal de la brasile\u00f1a Sandra Castro, que se doctor\u00f3 en el Instituto Astron\u00f3mico y Geof\u00edsico de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IG-USP), realiz\u00f3 su posdoctorado en el Observatorio Nacional de R\u00edo de Janeiro (ON) y embarc\u00f3 rumbo al Caltech en 1999.<\/p>\n

“Antes de la reionizaci\u00f3n, era como si el universo estuviera lleno de una neblina opaca y oscura”, dice Sandra. “Entonces los fuegos se encendieron y se ardieron a trav\u00e9s de la neblina, produciendo la luz y la claridad”. Los “fuegos” a los que Castro se refiere, en un lenguaje casi b\u00edblico, son los m\u00e1s antiguos qu\u00e1sares, uno de los cuales, el SDSS 1044-0125, que la investigadora estudi\u00f3 a fondo, llev\u00f3 al equipo del Caltech a su gran descubrimiento.<\/p>\n

Los qu\u00e1sares son objetos c\u00f3smicos extraordinarios. Son un poco mayores que el sistema solar, y llegan a brillar 100 veces m\u00e1s que una galaxia. Fueron dichos objetos los que reionizaron la neblina primitiva, volviendo transparente al universo. Esta neblina estaba constituida por hidr\u00f3geno neutro, elemento que absorbe luz f\u00e1cilmente. Con la reionizaci\u00f3n, los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se desmembraron en protones y electrones, que no retienen a la radiaci\u00f3n luminosa. Como resultado de ello, el gas perdi\u00f3 su opacidad y se hizo la luz.<\/p>\n

Una pieza fundamental
\n<\/strong>La existencia de aquel medio denso y neutro, luego reionizado, era una pieza fundamental en el rompecabezas de la evoluci\u00f3n del cosmos, que hasta ahora no hab\u00eda sido hallada. La manera de encontrarla consist\u00eda en observar el universo en gran profundidad, penetrando \u00e9pocas cada vez m\u00e1s remotas. “Fue lo que ocurri\u00f3 con el descubrimiento del qu\u00e1sar SDSS 1044-0125. En el an\u00e1lisis espectrosc\u00f3pico de su radiaci\u00f3n, se verific\u00f3 que la misma hab\u00eda sufrido la absorci\u00f3n caracter\u00edstica de un medio denso y neutro.\u00a0En la franja correspondiente a las frecuencias absorbidas, el gr\u00e1fico tambi\u00e9n present\u00f3 peque\u00f1os picos de emisi\u00f3n, t\u00edpicos de objetos primordiales en proceso de reionizaci\u00f3n”, informa Reinaldo Ramos de Carvalho, del Observatorio Nacional, que trabaj\u00f3 con Djorgovski en la observaci\u00f3nde m\u00e1s de 100 qu\u00e1sares – la mayor colecci\u00f3n de dichos objetos ya estudiada – y dirigi\u00f3 el posdoctorado de Sandra Castro.<\/span><\/p>\n

En el largo viaje desde el SDSS 1044-0125 hasta la Tierra, la luz del qu\u00e1sar atraves\u00f3 parte de la espesa neblina que rellenaba el cosmos, lo que dej\u00f3 una marca en el espectro luminoso del objeto: su gr\u00e1fico indica que la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica disminuye en la franja del ultravioleta, que corresponde a los fotones con energ\u00eda suficiente para ionizar el hidr\u00f3geno at\u00f3mico. Esto revela que fueron los qu\u00e1sares de la generaci\u00f3n del SDSS 1044-0125 los que arrancaron al universo de su edad de las tinieblas y promovieron el renacimiento c\u00f3smico.<\/p>\n

El mayor telescopio
\n<\/strong>Considerando la distancia del objeto, el an\u00e1lisis espectrosc\u00f3pico del SDSS 1044-0125 es una proeza que demand\u00f3 grandes recursos. Para ello, el equipo del Caltech utiliz\u00f3 nada menos que el telescopio m\u00e1s poderoso del mundo: el Keck II, situado en la cima del monte Mauna Kea, en Hawai, dotado de un espejo colector de 10 metros de di\u00e1metro. Sandra Castro cuenta: “Observamos ese qu\u00e1sar durante el lapso de un a\u00f1o, totalizando 5 horas y media de exposiciones, y solamente logramos identificar el efecto producido por la reionizaci\u00f3n despu\u00e9s de combinar todas las im\u00e1genes obtenidas en una sola”.<\/p>\n

Al ser descubierto, el SDSS 1044-0125 era el m\u00e1s antiguo objeto observado hasta entonces. Es dif\u00edcil determinar la distancia o la edad de un qu\u00e1sar como \u00e9ste. Lo que se puede hacer, con un equipo de punta persistencia, es calcular el desv\u00edo hacia el rojo (redshift<\/em>) de la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica que \u00e9ste emite – una consecuencia directa de la expansi\u00f3n del universo.<\/p>\n

Sucede que la radiaci\u00f3n que viaja por el espacio sigue la m\u00e9trica del espacio: si \u00e9ste se expande, la misma se tambi\u00e9n se expande, de manera tal que llega al observador con una longitud de onda mayor que al ser emitida. En el caso de la luz visible, esto corresponde a un desv\u00edo hacia el rojo – la franja de radiaci\u00f3n que tiene la mayor longitud de onda -, de all\u00ed su nombre:\u00a0redshift<\/em>. Decir que un objeto tiene un\u00a0redshift<\/em> mayor que otro equivale a afirmar que sus emisiones viajaron por un mayor lapso de tiempo por el espacio, sufriendo m\u00e1s prolongadamente los efectos de la expansi\u00f3n del universo, hasta llegar a la Tierra – y, por tanto, dicho objeto se encuentra a mayor distancia.<\/p>\n

El desv\u00edo hacia el rojo (representado por z) es, de esta manera, un modo indirecto de cuantificar la distancia – y consecuentemente la edad – de un objeto. Si la luz llega al observador con el doble de la longitud de onda con la que sali\u00f3 del objeto, tiene un\u00a0redshift<\/em> igual a 1; si llega con una longitud de onda seis veces mayor, su desv\u00edo hacia el rojo es igual a 5 – el valor de z es siempre una unidad menor que el de la longitud de onda final. La radiaci\u00f3n del SDSS 1044-0125 present\u00f3 un desv\u00edo z = 5,73. Existen estructuras a\u00fan m\u00e1s atr\u00e1s, pero los recursos actuales no permiten observarlas, debido al obst\u00e1culo interpuesto por la neblina de hidr\u00f3geno neutro.<\/p>\n

Nace un qu\u00e1sar
\n<\/strong>La verdadera naturaleza de los qu\u00e1sares es una cuesti\u00f3n no resuelta a\u00fan, pero los estudios han avanzado mucho desde que \u00e9stos fueron descubiertos, en la d\u00e9cada del 60. Actualmente, la mayor\u00eda de los investigadores los considera productos del colapso gravitacional de la enorme cantidad de gas y de estrellas que seacumula en el centro de lasgalaxias. Cuando toda esta materia se comprime debido al efecto gravitacional, el resultado es un agujero negro supermasivo – local en donde la fuerza de la gravedad es tan grande que no deja escapar ni siquiera la luz -, con masa equivalente a entre cien y mil millones de soles. Esta entidad inmensa pasa a atraer al gas y a las estrellas de las cercan\u00edas, creando una estructura conocida como disco de acreci\u00f3n (aglomeraci\u00f3n).<\/p>\n

Antes de ser devoradas por el agujero negro, las part\u00edculas del disco son violentamente aceleradas en espiral. La fricci\u00f3n entre ellos caliente el disco y produce parte de la extraordinaria radiaci\u00f3n del qu\u00e1sar. El resto de la radiaci\u00f3n se debe a otro fen\u00f3meno. Debido al efecto combinado de la presi\u00f3n de la radiaci\u00f3n y del campo magn\u00e9tico, un gran n\u00famero de part\u00edculas es enviado hacia fuera, en un chorro perpendicular al disco, cerca de su borde interno. Ese flujo est\u00e1 constituido por electrones relativ\u00edsticos, con velocidades muy cercanas a la de la luz, y por una fuerte emisi\u00f3n electromagn\u00e9tica.<\/p>\n

El nacimiento de los qu\u00e1sares es posterior al surgimiento de las galaxias, pues la atracci\u00f3n gravitacional necesita como m\u00ednimo de quinientos millones de a\u00f1os para acumular en el centro gal\u00e1ctico aquella masa cr\u00edtica de entre cien y mil millones de soles. Y fue necesaria una cantidad significativa de qu\u00e1sares para que la reionizaci\u00f3n alcanzara a todo el universo. En orden decreciente de\u00a0redshift<\/em>s (desde los eventos m\u00e1s distantes y antiguos hacia los m\u00e1s pr\u00f3ximos y recientes), se puede atribuir a las primeras galaxias el\u00a0redshift<\/em> 10; a los primeros qu\u00e1sares, entre 10 y 5; y a la reionizaci\u00f3n, entre 6 y 5 – de acuerdo con lo el equipo del Caltech verific\u00f3.<\/p>\n

Universo recombinante
\n<\/strong>Pero el universo se extiende mucho m\u00e1s all\u00e1 – en distancia y en el pasado. El momento de la formaci\u00f3n de la densa neblina que rellen\u00f3 el cosmos antes de la reionizaci\u00f3n corresponde al fant\u00e1stico\u00a0redshift<\/em> 1500. Se calcula que eso puede haber sucedido 300 mil a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang – el evento que, de acuerdo con el modelo cosmol\u00f3gico dominante, origin\u00f3 el universo, hace cerca de 15 mil millones de a\u00f1os.<\/p>\n

El fen\u00f3meno de formaci\u00f3n de la neblina fue denominado recombinaci\u00f3n: en \u00e9l, una vez que el universo se enfri\u00f3, yendo de la temperatura infinita del Big Bang al modesto nivel de 3 mil Kelvin (el cero de la escala Kelvin, o cero absoluto, es igual a -273,16 grados Celsius), los electrones y los fotones, que antes interactuaban intensamente, se separaron. \u00c9se fue el desacople entre la materia y la radiaci\u00f3n.<\/p>\n

Una vez libres de la acci\u00f3n de los fotones, los electrones pudieron entonces ser capturados por n\u00facleos at\u00f3micos simples, componiendo as\u00ed los primeros \u00e1tomos. Y esos \u00e1tomos – b\u00e1sicamente de hidr\u00f3geno – formaron la neblina que rellen\u00f3 el universo en su edad de las tinieblas. La recombinaci\u00f3n hizo que la materia, antes totalmente ionizada – constituida por n\u00facleos at\u00f3micos positivos y electrones negativos -, se volviera el\u00e9ctricamente neutra. La neblina dominar\u00eda la escena durante quinientos millones de a\u00f1os, hasta que la materia fuera reionizada.<\/p>\n

Liberados en el desacople, lo fotones primordiales componen actualmente la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo, un mar de microondas que rellena todo el universo a una temperatura de 2,7 K. Esa radiaci\u00f3n es una reliquia de la era de la recombinaci\u00f3n, que les proporciona a los estudiosos una fant\u00e1stica instant\u00e1nea del universo en aquel momento crucial. Su descubrimiento, en lad\u00e9cada del 60, suministr\u00f3un poderoso argumento a favor de la teor\u00eda del Big Bang. Ahora, la comprobaci\u00f3n por la v\u00eda de la reionizaci\u00f3n llega para reforzar a\u00fan m\u00e1s este modelo.<\/p>\n

Rivales unidos
\n<\/strong>Esa comprobaci\u00f3n se debe a la sinergia involuntaria entre dos equipos rivales. El primer paso fue dado por el Grupo Sloan, formado por investigadores de la Universidad de Princeton, del Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory, EE.UU.) y de otras instituciones. Reinaldo de Carvalho informa: “Con detectores tipo CCD, veinte veces m\u00e1s eficientes que las antiguas placas fotogr\u00e1ficas y capaces de medir el flujo de la fuente emisora en cada pixel de la imagen, ellos est\u00e1n mapeando todo el cielo del Hemisferio Norte en varias longitudes de onda. Y ya han encontrado dos qu\u00e1sares con\u00a0redshift<\/em>s en torno a 5,7 – los m\u00e1s distantes y, por lo tanto, lo m\u00e1s antiguos descubiertos hasta el momento”.<\/p>\n

Al definir como objetivo a uno de estos qu\u00e1sares – el SDSS 1044-0125, el Grupo Caltech entr\u00f3 en acci\u00f3n. “El Caltech dispone de un 45% del tiempo de operaci\u00f3n de los dos mejores telescopios \u00f3pticos del mundo, los Keck I y II, de Hawai, frutos de la donaci\u00f3n millonaria de un particular a la Universidad de California”, revela Carvalho. Este equipo excepcional le permiti\u00f3 a Sandra y a sus colegas realizar su primoroso trabajo de espectroscopia, que sugiere claramente la reionizaci\u00f3n.<\/p>\n

“Hasta el momento, este evento era una apuesta de los modelos te\u00f3ricos. Y su comprobaci\u00f3n no habr\u00eda sido posible sin un observatorio como el Keck”, reconoce Sandra. “El universo actual es complicado y lleno de patrones dif\u00edciles de entender. Los grandes telescopios nos aproximan a una \u00e9poca en la cual el universo era sencillo. Ellos nos proporcionan una visi\u00f3n acerca de c\u00f3mo comenz\u00f3 la materia a organizarse, paso a paso, para formar los miles de millones de galaxias y estrellas que vemos hoy”.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Es comprobada por primera vez la reionizaci\u00f3n, el fen\u00f3meno que le puso fin al universo opaco\r\n","protected":false},"author":129,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[439],"class_list":["post-74448","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74448","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/129"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74448"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74448\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74448"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74448"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74448"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=74448"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}