¿Cómo se formaron las galaxias?

En una etapa muy temprana de su vida el universo estaba compuesto por una “sopa cósmica” de alta temperatura, que impedía que la radiación pudiera viajar libremente. Pero todo cambió cuando, debido a su expansión, se enfrió lo suficiente para permitir que los electrones libres fueran capturados por los núcleos atómicos (formados en su mayoría, de hidrógeno) y dieran origen a átomos neutros, con los que se formó una neblina opaca en el espacio.

Posteriormente, se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias, cuya radiación se fue abriendo camino a través de esta neblina hasta producir regiones completas ionizadas por su energía (conocidas como burbujas de ionización). Y así, se inició la llamada reionización del universo.

¿Cómo y por qué ocurrió este proceso? La respuesta es un misterio que se podría resolver gracias al trabajo del proyecto LAGER (por sus siglas en inglés, Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization), integrado por investigadores de China, EE.UU y Chile, entre ellos, los académicos del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica: Felipe Barrientos, Gaspar Galaz, Leopoldo Infante y Franz Bauer.

Proyecto LAGER

“La irrupción de las galaxias es el último cambio importante dentro de la evolución del universo, pero falta descubrir qué factores fueron los responsables de su aparición. Es lo que tratamos de descubrir a través del Proyecto LAGER”, afirma Felipe Barrientos, director del Instituto de Astrofísica y parte del equipo de investigadores.

Para dar con las respuestas, los  investigadores están estudiando las primeras galaxias que se formaron y para detectarlas, miden la presencia de hidrógeno  en sus líneas de emisión, particularmente en las Lyman Alfa.

“Alrededor de 400.000 años después del big bang, los átomos de hidrógeno se recombinaron con sus electrones y quedaron en estado neutro. A partir de ese momento el universo tuvo una apariencia opaca, como cubierto de niebla. Posteriormente aparecen las primeras estrellas y galaxias, cuya radiación interactúa con esta neblina. Los fotones energéticos remueven el electrón de los átomos de hidrógeno, es decir, los ionizan”, explica el profesor Barrientos. 

“Hemos encontrado estos objetos, los hemos estudiado y estamos por traspasar el límite de lo que se conoce, hasta explicar cómo ocurrió esta transición en el universo" - Felipe Barrientos, director Instituto de Astrofísica.

La investigación centra su búsqueda en Lyaman Alfa (en la primera línea del hidrógeno) debido a que su señal es una de las más intensas para dar con el paradero de estas primeras galaxias. Y para esto, el equipo de investigadores usa un tipo de filtro que solo deja pasar estas líneas de emisión.

“En la primera parte, el Proyecto LAGER, que se extendió por cinco años, encontramos más de 200 galaxias. En este año, que inició la segunda parte, están trabajando con un nuevo filtro (llamado NB1006) que permite observar en una época anterior”, detalla Barrientos. Sobre el equipo, el investigador cuenta que “costó alrededor de 100.000 USD, está en el observatorio Tololo y su compra fue posible gracias a la colaboración con el centro chino CASSACA (Centro Sudamericano para la Astronomía)”.

Aunque la técnica está bastante clara, la complejidad del estudio radica en encontrar galaxias que datan de la época de la reionización. “Se trata de buscar, literalmente, una aguja en un pajar. Aunque en este caso hablamos de un sinfín de agujas en un sinfín de pajares”, reconoce el doctor en Astronomía. Afortunadamente, el proyecto ha dado frutos. “Hemos encontrado estos objetos, los hemos estudiado y estamos por traspasar el límite de lo que se conoce, hasta explicar cómo ocurrió esta transición en el universo. Este nuevo filtro nos debería permitir acceder a nuevas galaxias que nos permitan entender mejor el proceso de reionización del universo”, concluye Felipe Barrientos. 

Conoce más del proyecto y los resultados obtenidos hasta ahora.