Un primer pas cap a la comprensió dels inicis de l'univers

Després del Big Bang, l'univers es va expandir i, en refredar-se, la matèria va prendre forma progressivament. Les primeres estrelles i galàxies es van formar uns centenars de milers d'anys després. Mil milions d'anys després, s'aprecia que l'univers va tornar a escalfar-se i l'hidrogen, l'element més abundant, es va ionitzar de nou, tal com va passar poc després del Big Bang. Com va ser possible aquesta important transformació coneguda com a reionització còsmica? Els astrònoms van pensar durant molt de temps que les galàxies van ser les responsables d'aquest fenomen. Ara, un equip internacional que inclou investigadors de la Universitat de Ginebra (UNIGE) ha validat en gran mesura aquesta hipòtesi. Han descobert, en efecte, una galàxia compacta que emet un gran nombre de fotons ionitzants que són responsables d'aquesta transformació de l'univers. L'article, publicat a la revista Nature, obre una important via nova per comprendre els inicis de l'univers.

La matèria normal en els inicis de l'univers, és a dir, fa uns 14.000 milions d'anys, consistia majorment en gas. Les estrelles i cúmuls d'estrelles neixen a partir de núvols de gas, formant d'aquesta manera les primeres galàxies. La radiació ultraviolada emesa per aquestes estrelles conté nombrosos fotons ionitzants. Per aquesta raó, els científics han sospitat des de fa temps que les galàxies són responsables de la reionització còsmica. No obstant això, perquè succeeixi, les galàxies han d'ejectar aquests fotons, que són fàcilment absorbits, abans que puguin escapar. Malgrat els vint anys d'intensa investigació, no s'ha trobat cap galàxia que emeti suficient radiació.

Per resoldre aquest problema, els astrònoms de l'equip d'investigació de Daniel Schaerer, del Departament d'Astronomia de la Facultat de Ciències i un equip internacional, van proposar observar les galàxies Pèsol verd. Descobertes al 2007, aquestes galàxies representen un tipus rar i especial en l'univers proper. Són molt compactes, el que els permet allotjar explosions estel·lars o potents vents que són prou forts com per ejectar els fotons ionitzants. Yuri Izotov, de l'Acadèmia Nacional de Ciències d'Ucraïna i primer autor de l'article, ha examinat l'Sloan Survey una base de dades de més d'un milió de galàxies. A partir d'ell, l'equip va identificar aproximadament 5.000 galàxies que encaixaven amb els seus criteris, és a dir, galàxies molt compactes que emeten una intensa radiació ultraviolada. En van triar cinc d'elles per l'experiment.

Usant el Telescopi Espacial Hubble, capaç de detectar radiació ultraviolada, l'equip d'investigació va trobar que la galàxia Pèsol verd J0925, situada a una distància de 3000 milions d'anys llum era, de fet, un conjunt de fotons ionitzants ejectats amb una intensitat sense precedents. Aquest descobriment clau demostra que les galàxies d'aquest tipus podrien explicar la reionització còsmica, confirmant d'aquesta manera la hipòtesi més comuna. Posteriors observacions realitzades amb Hubble confirmaran aquest resultat i també ajudaran a una millor comprensió del mecanisme d'ejecció de fotons i els tipus específics de galàxies que dirigeixen la reionització còsmica.

Anne Verhamme, investigadora a la UNIGE, també ha trobat que aquesta galàxia Pèsol verd mostra una forma molt particular. El seu espectre Lyman-alfa, és a dir, una de les línies espectrals d'hidrogen que emet, és molt més estreta i potent que en la major part de galàxies, confirmant d'aquesta manera les seves prediccions teòriques. Aquestes observacions proporcionen ara la base per a un nou i eficient mètode de recerca de galàxies responsables de la reionització còsmica fa entre 13.000 i 14.000 milions d'anys.

Aquests descobriments representen un important avanç per als estudis dels inicis de l'univers. La tecnologia actual només proporciona una primera visió durant els primers 1.000 milions d'anys d'existència de l'univers. El futur Telescopi Espacial James Webb, el llançament del qual està planificat per al 2018, s'espera que revolucioni aquest camp. Permetrà als astrònoms descobrir i estudiar amb detall les primeres galàxies i fonts de reionització còsmica. Desconeguts en gran mesura de moment, els inicis de l'univers comencen a revelar-se.


Font: PHYSOrg