La materia en el espacio intergaláctico se distribuye en una vasta red de estructuras filamentosas interconectadas, a las que se denomina colectivamente red cósmica. Tras cientos de horas de observaciones, un equipo internacional de investigadores ha obtenido una imagen de alta definición sin precedentes de un filamento cósmico dentro de esta red, que conecta dos galaxias en formación activa, que se remonta a cuando el universo tenía unos 2.000 millones de años.
Un pilar de la cosmología moderna es la existencia de materia oscura, que constituye alrededor del 85% de toda la materia del universo. Bajo la influencia de la gravedad, la materia oscura forma una intrincada red cósmica compuesta de filamentos, en cuyas intersecciones surgen las galaxias más brillantes. Esta red cósmica actúa como el andamiaje sobre el que se construyen todas las estructuras visibles del universo: dentro de los filamentos, el gas fluye para alimentar la formación de estrellas en las galaxias. Las observaciones directas del suministro de combustible de dichas galaxias harían avanzar nuestra comprensión de la formación y evolución de las galaxias.
Sin embargo, estudiar el gas dentro de esta red cósmica es increíblemente desafiante. El gas intergaláctico se ha detectado principalmente de forma indirecta a través de la absorción de luz de fuentes brillantes de fondo. Pero los resultados observados no aclaran la distribución de este gas. Incluso el elemento más abundante, el hidrógeno, emite solo un brillo tenue, lo que hace que sea básicamente imposible para los instrumentos de la generación anterior observar directamente dicho gas.
En este nuevo estudio, un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Milano-Bicocca e incluidos científicos del Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA) obtuvo una imagen de alta definición sin precedentes de un filamento cósmico utilizando MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), un espectrógrafo innovador instalado en el Very Large Telescope en el Observatorio Europeo Austral en Chile.
Incluso con las capacidades avanzadas de este sofisticado instrumento, el grupo de investigación tuvo que llevar a cabo una de las campañas de observación MUSE más ambiciosas jamás completadas en una sola región del cielo, adquiriendo datos durante cientos de horas para detectar el filamento con alta significancia.
El estudio, dirigido por Davide Tornotti, estudiante de doctorado en la Universidad de Milano-Bicocca, utilizó estos datos ultrasensibles para producir la imagen más nítida jamás obtenida de un filamento cósmico que abarca 3 millones de años luz y conecta dos galaxias, cada una de las cuales alberga un agujero negro supermasivo activo.
El descubrimiento, publicado recientemente en Nature Astronomy, abre nuevas vías para delimitar directamente las propiedades del gas dentro de los filamentos intergalácticos y para refinar nuestra comprensión de la formación y evolución de las galaxias.
«Al capturar la tenue luz emitida por este filamento, que viajó durante casi 12 mil millones de años para llegar a la Tierra, pudimos caracterizar con precisión su forma», explica Tornotti. «Por primera vez, pudimos rastrear el límite entre el gas que reside en las galaxias y el material contenido dentro de la red cósmica a través de mediciones directas».
Los investigadores aprovecharon las simulaciones del universo realizadas en supercomputadoras en MPA para calcular predicciones de la emisión filamentosa esperada dado el modelo cosmológico actual. «Cuando se compara con la nueva imagen de alta definición de la red cósmica, encontramos una coincidencia sustancial entre la teoría actual y las observaciones», agrega Tornotti.
Este descubrimiento y la alentadora coincidencia con las simulaciones de supercomputadoras son clave para comprender el tenue entorno de gas alrededor de las galaxias y abren nuevas posibilidades para determinar el suministro de combustible de las galaxias.
Fabrizio Arrigoni Battaia, científico del personal de MPA involucrado en el estudio, concluye: «Estamos emocionados por esta observación directa y de alta definición de un filamento cósmico. Pero como dicen en Baviera: «Eine ist keine» (uno no cuenta), por eso estamos reuniendo más datos para descubrir más estructuras de este tipo, con el objetivo final de tener una visión integral de cómo se distribuye y fluye el gas en la red cósmica».
Con información de Nature
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