Primera imagen de la telaraña cósmica que une las galaxias

Un lejano quasar, a más de diez mil millones de años luz de nosotros, recién descubierto por astrónomos de la Universidad de California, ha servido para iluminar, como si de una gran linterna espacial se tratara, un fragmento de la vasta red de filamentos de materia que conectan las galaxias entre sí como una gran “telaraña cósmica”. Es la primera vez que se consigue visualizar una parte de esta estructura, predicha por las teorías cosmológicas actuales pero nunca observada hasta ahora. El hallazgo se publica hoy en Nature.

Utilizando el Telescopio de diez metros Keck I, en Hawaii, Los investigadores lograron detectar una enorme, larga y brillante nebulosa de gas extendiéndose más de dos millones de años luz en el espacio intergaláctico.

“Se trata de un objeto excepcional -afirma Sebastiano Cantalupo, astrónomo de la Universidad de Santa Cruz y autor principal del artículo- . Es grande, por lo menos el doble de cualquier nebulosa detectada hasta ahora, y se extiende mucho más allá del ambiente galáctico en el que se encuentra el quasar”.

El modelo cosmológico estandar, que describe la estructura y formación del Universo, predice que las galaxias están “incrustadas” en una especie de “telaraña cósmica” de materia, la mayor parte de la cual (un 84%), además, resulta imposible de ver porque está hecha de materia oscura.

Dicha telaraña aparece en las simulaciones informáticas de la evolución y estructura del Universo, que muestran la distribución de la materia (ordinaria y oscura) a escalas muy grandes, y que incluyen tanto los halos de materia oscura en cuyo interior se forman las propias galaxias como la telaraña cósmica de filamentos que las conecta entre sí. La fuerza de la gravedad obliga a la materia ordinaria, la que sí podemos ver, a seguir la distribución de la materia oscura, de forma que los científicos llevan mucho tiempo intentando localizar un patrón de distribución que se parezca al que se ve en las simulaciones con materia oscura.

Hasta ahora, sin embargo, nadie había conseguido visualizar uno de estos filamentos. Es cierto que se habían detectado con anterioridad nubes de gas intergaláctico, pero nunca se había podido ver la forma en que éstas se distribuyen en el espacio. En este estudio, sin embargo, los científicos han tenido un aliado excepcional: Un quasar, un núcleo muy activo de algunas galaxias, cuya intensa radiación hace que el hidrógeno de la nube de gas se vuelva fluorescente y brille.

“Este quasar -explica J. Xavier Prochaska, coautor del estudio- está iluminando el gas a escalas que van mucho más allá de cualquier otra cosa que hayamos visto hasta ahora, dándonos el primer retrato de los filamentos de materia que se extienden entre galaxias. Lo cual nos ha proporcionado una visión excelente de la estructura general de nuestro Universo”.

El hidrógeno iluminado por el quasar emite un tipo de luz ultravioleta conocida como “radiación Lyman alpha”. Pero la distancia a la que se encuentra el quasar es tan grande (diez mil millones de años luz) que la luz emitida se ha “estirado” debido a la expansión del Universo, pasando de una longitud de onda invisible a una sombra violeta visible y, por lo tanto, capaz de ser detectada por el Keck. Conociendo la distancia a la que se encuentra el quasar, los astrónomos calcularon la longitud de onda de la radiación Lyman alpha detectada y construyeron un filtro especial para que el espectrómetro del telescopio pudiera obtener imágenes en esa longitud de onda.

“Hemos estudiado otros quasares de esta forma sin detectar ningún filamento de gas -explica Cantalupo-. La luz del quasar es como el haz de una linterna, y en esta ocasión hemos tenido la suerte de que esa linterna estaba apuntando justo hacia la nebulosa y haciendo que su gas brillara. Creemos que se trata de una parte de un filamento que puede ser mucho más largo, pero del cual sólo podemos ver la parte que está iluminada por el haz de luz del quasar”.

Galaxias oscuras

Un quasar es una clase de núcleo galáctico activo que emite una intensa radiación alimentada por el agujero negro supermasivo que hay en el centro de la galaxia. En ateriores intentos de buscar filamentos extragalácticos de gas iluminados por quasares, Cantalupo y otros astrónomos lograron descubrir las primeras “galaxias oscuras”, los densos “nudos” de gas de la telaraña cósmica, donde los filamentos se encuentran. Estas galaxias oscuras se llaman así porque no tienen estrellas. Se cree que son demadiado pequeñas, o demasiado jóvenes, para formarlas.

“Las galaxias oscuras -afirma Cantalupo- son nubes de gas mucho más densas y pequeñas que otras partes de la telaraña cósmica. En la imagen que hemos obtenido, también pueden verse galaxias oscuras, además del filamento, mucho más difuso y extenso”.

Los investigadores creen que la cantidad de gas de la nebulosa es por lo menos diez veces superior a la que predicen las simulaciones. “Pensamos que puede haber más gas dentro de la telaraña cósmica del que predicen las simulaciones -asegura Cantalupo-. Nuestras observaciones están desafiando lo que sabíamos sobre el gas intergaláctico y proporcionándonos un nuevo laboratorio en el que probar y afinar nuestros modelos”.