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💫Resplandor en el gas oscuro enciende la web cósmica

Resplandor en el gas oscuro enciende la web cósmica


Incluso sin una fuente de energía obvia, esta enorme nebulosa está ayudando a los astrónomos a rastrear la materia invisible que abarca nuestro universo.

Por Alison Klesman | Publicada: Jueves 23 de Febrero de 2017



La impresión de este artista muestra la asamblea de un protocluster de galaxias en el universo primitivo, como el que se encontró con MAMMOTH-1.

ESO / M. Kornmesser

La emisión de Lyman-alfa es una longitud de onda específica de la luz emitida por el hidrógeno neutro mientras se enfría después del calentamiento que permite a los astrónomos localizar la ubicación de este gas. Lyman-alfa blobs son grandes estructuras de gas que emiten a esta longitud de onda que se asocian con las galaxias jóvenes en el universo temprano. La emisión vista desde estas burbujas se supone típicamente que surgen de los altos niveles de radiación emitida por cuásares, formación de estrellas, o incluso supernovas en las galaxias que rodean. Los astrónomos han descubierto recientemente una de las mayores estructuras de Lyman-alfa encontradas hasta la fecha, pero la fuente del resplandor de este enorme objeto no es exactamente obvia.

MAMMOTH-1 es una enorme nebulosa Lyman-alfa, o ELAN para abreviar. Es una enorme estructura de gas hidrógeno que se encuentra a una distancia de 10 mil millones de años luz de la Tierra en el centro de una densa concentración de galaxias. Su descubrimiento fue anunciado en un artículo aceptado para publicación en el Astrophysical Journal y también disponible en línea, escrito por Zheng Cai, un becario de posdoctorado de Hubble en UC Santa Cruz, y varios asociados. El nombre de la estructura se deriva de la encuesta que lo encontró: Mapeo de las sobredensidades más masivas a través del hidrógeno, o MAMMOTH.

MAMMOTH-1 no es la primera ELAN que se descubre. El coautor J. Xavier Prochaska, profesor de astronomía y astrofísica en UC Santa Cruz, encontró la primera ELAN en 2014, conocida como la nebulosa Slug.

La ubicación de MAMMOTH-1 en sí misma no es inusual, ya que las manchas de Lyman-alfa como ELANs se han descubierto alrededor de las densidades más altas de materia en todo el universo. Sin embargo, lo que es inusual es que las ELANs previamente descubiertas están asociadas con quásares visibles, que proporcionan un mecanismo evidente responsable de la emisión de Lyman-alfa que producen. MAMMOTH-1 no lo es.

Los quasares son fuentes intensamente brillantes de radiación que surgen de los discos de materia girando alrededor de agujeros negros supermasivos. Cuando los fotones de alta energía del quásar golpean el gas de hidrógeno (como el de MAMMOTH-1), eliminan los electrones en un proceso llamado fotoionización. Los electrones son más tarde recapturados por los átomos de hidrógeno, que emite luz Lyman-alfa. Alternativamente, un cuásar puede producir salidas que calientan el hidrógeno gaseoso de una burbuja de Lyman-alfa a través de choques, que también produce la emisión de Lyman-alfa.

MAMMOTH-1 es "extremadamente brillante, y probablemente es más grande que la Nebulosa Slug, pero no hay nada más visible excepto la tenue mancha de una galaxia. Así que es un fenómeno terriblemente enérgico sin una fuente de energía obvia ", dijo Prochaska en un comunicado de prensa.

El hogar de MAMMOTH-1 es un proto-cluster que consiste en un gran número de galaxias diseminadas en un área relativamente grande apenas 3.000 millones de años después del Big Bang. Dado el tiempo para evolucionar, el protocluster debe venir a parecerse a los cúmulos de galaxias densamente empacados que vemos en nuestro universo local hoy. Proto-clusters representan un primer paso en la evolución cósmica, y se cree que el gas fluye a lo largo de una "red cósmica" de materia oscura invisible para formar estrellas y galaxias. Y, de hecho, MAMMOTH-1 en sí tiene una estructura filamentaria, que el equipo cree que rastrea la web cósmica que está creciendo el protocluster con el tiempo. Por lo tanto, MAMMOTH-1 actúa como una porción iluminada de la web cósmica, mostrando a los astrónomos donde el gas está fluyendo en este área de alta densidad del universo. Según Cai, "De la distribución de galaxias podemos inferir donde están los filamentos de la red cósmica, y la nebulosa está perfectamente alineada con esa estructura".

En cuanto al misterio de la fuente de energía de MAMMOTH-1, Cai y sus coautores especulan que es probablemente un agujero negro supermasivo activo que es simplemente oscurecido por el polvo y el gas, y por lo tanto no fácilmente visible en luz óptica. Esta idea está respaldada por evidencias que han reunido durante sus observaciones, incluyendo la dinámica del gas de MAMMOTH-1 y la emisión visible de elementos distintos al hidrógeno en la vecindad.

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