Un termómetro para el Universo distante

Primera medida precisa de la temperatura de radiación de fondo del Universo distante.
Los astrónomos usaron el VLT de ESO para detectar por primera vez en el ultravioleta la molécula de monóxido de carbono en una galaxia a casi 11 mil millones de años luz. Esta detección les permite obtener la medición más precisa de la temperatura cósmica a esa época remota.


El equipo de astrónomos apuntó el espectógrafo UVES del Very Large Telescope (VLT) de la Organización Europea para la Investigación en el Hemisferio Sur (ESO) por más de 8 horas a una bien escondida galaxia cuya luz tardó 11 mil millones de años en llegar a nosotros, eso es casi 80% de la edad del Universo.

La única forma de ver esta galaxia es por la impresión de su gas que deja en el espectro de un cuásar aún más lejano. "Los cuásares son usados aquí sólo como balizas en el Universo muy distante. Las nubes de gas interestelar en las galaxias, localizadas entre los cuásares y nosotros en la misma línea de visión, absorben partes de la luz emitida por los cuásares. El espectro resultante presenta consecuentemente "valles" oscuros que pueden ser atribuidos a elementos bien conocidos y posibles moléculas", explica Raghunathan Srianand, quien lideró al equipo en las observaciones.

Gracias al poder del VLT y una cuidadosa selección del objetivo -seleccionado entre casi diez mil cuásares- el equipo fue capas de descubrir la presencia de hidrógeno normal e Hidrógeno molecular deuterado (H2, HD) y moléculas de monóxido de carbono (CO) en el medio interestelar de esta remota galaxia. "Esta es la primera vez que estas tres moléculas han sido detectadas en absorción en frente de un cuásar, una detección que ha permanecido elusiva por más de un cuarto de siglo", dice Cédric Ledoux (ESO), miembro del equipo.

El mismo equipo ha roto el récord para la detección más distante de hidrógeno molecular en una galaxia que vemos tal como era cuando el Universo tenía menos de 1.5 mil millones de años.

El gas interestelar es el reservorio del cual se forman las estrellas y como tal es un componente importante de las galaxias. Es más, como la formación y el estado de las moléculas son muy sensibles a las condiciones físicas del gas, que a su vez depende de la tasa a la que se forman las estrellas, el detallado estudio de la química del medio interestelar es una herramienta importante para entender cómo se forman las galaxias.

Basados en su observaciones, los astrónomos mostraron que las condiciones físicas predominantes en el gas interestelar en esta remota galaxia son similares a lo que es visto en nuestra galaxia Vía Láctea.

Pero lo que es más importante, el equipo fue capaz de medir con la mejor precisión a la fecha, la temperatura de la radiación de fondo cósmica en el Universo remoto. [1] "A diferencia de otros métodos, medir la temperatura de fondo cósmica usando la molécula de CO involucra muy pocas suposiciones", declara el coautor Pasquier Noterdaeme.

Si el Universo se formó en un "Big Bang", como la mayoría de los astrofísicos infieren, el fulgor de esta bola de fuego primigenia debió de ser mucho más caliente en el pasado. Eso es exactamente lo que se encontró en las nuevas mediciones. "Dada la actual medida de temperatura de 2.725 K, uno esperaría que la temperatura 11 mil millones de años atrás fuera de unos 9.3K", dice el coautor Patrick Petitjean. "Nuestro conjunto de observaciones nos permite deducir una temperatura de 9.15K más o menos 0.7K, en excelente acuerdo con la teoría".

"Creemos que nuestro análisis es pionero en estudios de química interestelar con un gran corrimiento al rojo y demuestra que es posible, junto con la detección de otras moléculas como HD o CH, usar la química interestelar para abordar importantes asuntos cosmológicos", añade Srianand.

Los resultados han sido presentados en una carta al Editor en Astronomy and Astrophysics.



Fuentes y links relacionados

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ESO:A Molecular Thermometer for the Distant Universe

First detection of CO in a high-redshift damped Lyman-alpha system
R. Srianand, P. Noterdaeme, C. Ledoux, P. Petitjean
A&A 482, L39-L42 (2008)
DOI: 10.1051/0004-6361:200809727

[1] Una de las fundamentales predicciones de la teoría del Big Bang Caliente para la creación del Universo es la existencia de la Radiación de Fondo de microondas. Esta radiación fue descubierta en 1964 por Arno Penzias y Robert Wilson, quienes posteriormente fueron galardonados con el Premio Nobel en 1978. Mediciones de precisión realizadas con los satélites COBE y WMAP mostraron que esta antigua radiación llena el Universo con una temperatura promedio actual de 2.725 grados Kelvin o lo que es lo mismo -270,4º Celsius. Una particular predicción de la teoría es que el Universo se enfría al expandirse, o viéndolo al revés, aumenta si nos retrotraemos. Para esto se tiene en cuenta la expansión del Universo (1+corrimiento al rojo). Dado el corrimiento al rojo de la galaxia del estudio (2.41837), uno esperaría una temperatura de 2.725x(1+2.41837)=9.315º Kelvin o -263.835º Celsius.

Sobre las imágenes

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ESO PR Photo 13a/08
Finding well-hidden galaxies
En esta representación esquemática, el VLT observa (D) las características asociadas con tres sistemas, localizados a diferentes distancias (A, B y C) y cuya luz es así corrida por diferentes cantidades. El cuásar, que actúa como baliza, es el brillante objeto a la izquierda de la imagen.

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