Nou rècord de galàxia més llunyana

Un equip d'astrònoms ha aconseguit detectar i determinar la distància a una galàxia que és, “probablement”, puntualitzen amb cautela, la més llunyana que s'ha descobert fins ara. S'anomena EGS8p7 i va emetre fa més de 13.200 milions d'anys la llum que ara arriba als telescopis terrestres. Atès que el cosmos té uns 13.800 milions d'anys, aquesta galàxia, tal com es veu ara aquí, correspon a l'univers jove, quan havien transcorregut només uns 600 milions d'anys des del Big Bang. El simple fet que s'hagi pogut fer l'anàlisi clau de la llum de galàxia per determinar-ne la distància aporta informació sobre l'evolució del cosmos jove alhora que obre incògnites sobre la seva comprensió actual, apunten els científics. La distància d'EGS8p7 porta més lluny la recerca i investigació de galàxies remotes que fa només uns mesos (el maig passat) s'havia anotat el rècord ara superat.

Els astrònoms mesuren la distància als objectes celestes distants amb un paràmetre anomenat desplaçament al roig (z) i com més gran és el seu valor, més lluny són. No és difícil entendre-ho: de manera similar a com canvia la freqüència de les ones de so si l'objecte que les emet s'apropa o s'allunya (el so de la sirena d'una ambulància o el xiulet d'un tren en són exemples clàssics), l'ona de la llum s'allarga quan l'objecte emissor s'allunya a l'univers en expansió; així, la llum emesa per una galàxia que s'allunya de nosaltres, per exemple, en ultraviolada, serà captada pels telescopis en una longitud d'ona més gran de l'espectre electromagnètic, com l'infraroig. Aquest denominat desplaçament al roig serà més gran com més lluny sigui l'objecte celeste emissor, segons dicta la constant que el cèlebre astrònom nord-americà Edwin Hubble va enunciar als anys trenta del segle passat, revelant així que l'univers està en expansió. El valor del desplaçament al roig de la galàxia EGS8p7 que es va donar a conèixer fa uns dies a la revista Astrophysical Journal Letter, és de 8,68, mentre que el de la galàxia anterior, la presentada el maig passat, és de 7,73. Tots dos descobriments procedeixen de l'observatori Keck (amb els seus dos grans telescopis, de mirall principal de 10 metres de diàmetre, situats a Hawaii) i, en concret, d'un instrument avançat d'observació, l'espectròmetre Mosfire, però completant observacions realitzades prèviament amb altres telescopis, inclosos el Hubble i l'Spitzer.

Aquesta galàxia correspon a l’univers jove, quan havien transcorregut només uns 600 milions d’anys des del Big Bang

Els astrònoms, en aquests estudis, busquen en la firma de determinats elements químics a la llum que capten de les galàxies i mesuren així quant s'ha desplaçat en l'espectre electromagnètic, és a dir, quant s'ha desplaçat cap al roig, per poder calcular la distància de l'objecte celeste que la va emetre. El problema és que les condicions de l'univers quan era jove no eren exactament les mateixes que ara.

En els primers milions d'anys el cosmos estava massa calent perquè es formessin àtoms neutres i tot era una sopa d'electrons i protons per la qual els fotons, les partícules de llum, no podien circular lliurement, així que era opac. Quan havien transcorregut uns 380.000 anys des de l'explosió inicial, s'havia refredat prou perquè els protons atrapessin els electrons i formessin àtoms neutres d'hidrogen; així els fotons van començar a circular lliurement i l'univers es va fer transparent. Només llavors va començar a viatjar la llum, per la qual cosa no és possible veure ara objectes anteriors, de l'època opaca.

Després, fa entre 500.000 anys i un milió d'anys, comencen a formar-se galàxies i s'ionitza una altra vegada aquell gas neutre fonamentalment d'hidrogen. Però poc abans de la reionització, explica Rod Pyle en un article de Caltech que explica el descobriment de la galàxia més llunyana, els núvols d'hidrogen neutre absorbirien radiació emesa per les galàxies llavors en formació, en concret la radiació de l'hidrogen calent denominada Lyman-alpha, que els astrònoms busquen en les anàlisis de la llum per determinar, entre altres coses, el desplaçament al roig d'objectes llunyans.

Així era l’univers primitiu

“A causa d'aquesta absorció, no seria possible, en teoria, trobar la firma Lyman-alpha de la galàxia EGS8p7”, afegeix Pyle. I cita un dels autors del descobriment, Adi Zitrin: “Si mires galàxies en univers primitiu, hi ha molt d'hidrogen neutre que no és transparent per a aquesta emissió. Esperàvem que la major part de la radiació d'aquesta galàxia hauria estat absorbida per l'hidrogen, però encara així veiem [la firma] Lyman-alfa”.

La sorpresa, efectivament, ha estat aconseguir-ho per a una galàxia que emetria la seva radiació quan l'univers, abans de la reionització, estaria ple de núvols d'hidrogen que hauria d'haver-la absorbit.

Aquesta contradicció podria no ser-ho, assenyala Zitrin, si la reionització no es va produir de forma uniforme a l'univers, sinó que va ser un procés per fases, que algunes galàxies en formació eren tan brillants, tan calentes, que formarien bombolles d'hidrogen ionitzat. “La galàxia que hem observat, EGS8p7, que és inusualment lluminosa, podria haver estat alimentada per una població d'estrelles especialment calentes i haver tingut propietats especials que van permetre la formació d'una gran bombolla d'hidrogen ionitzat molt abans del que és normal per a les galàxies típiques d'aquella època”, afegeix Sirio Belli, de Caltech, que treballa en el projecte. Encara hi ha molt per conèixer i entendre d'aquesta determinant fase de reionització de l'univers.