Un telescopio mide la 'niebla' de luz de todas las estrellas que han brillado

Los cálculos de los astrónomos indican que la distancia media entre los astros en el universo es de 4.150 años luz

 

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Localización de las 150 fuentes de rayos gamma utilizados como 'faros' en el estudio de la 'niebla' de luz estelar hecho por el telescopio 'Fermi', con el plano de la Vía Galaxia en el centro, en rojo y amarillo. / NASA / DOE / Fermi

 

“La luz visible y ultravioleta de las estrellas sigue viajando por el universo incluso después de que hayan dejado de brillar, lo que crea un campo de radiación fósil que podemos explorar utilizando los rayos gamma de fuentes lejanas”, dice el científico Marco Ajello. Es una especie de niebla de luz estelar y un grupo de investigadores ha logrado medirla con la mayor precisión hasta la fecha gracias a un telescopio espacial, el Fermi, dedicado a las fuentes de rayos gamma. Así, han podido determinar que hay como media 1,4 estrellas en cielo por 100.000 millones de años luz cúbicos y que la distancia media entre una estrella y otra es de 4.150 años luz.
Los astrónomos denominan "fondo de luz extragaláctica" a la suma de toda la luz estelar en el cielo y para los rayos cósmicos ese fondo es como una niebla para la luz de un faro, explica la NASA. Ajello y sus colegas, liderados por M.Ackermann, han observado un tipo especial de faros cósmicos llamados blazar para explorar la niebla de luz estelar, y dan a conocer sus resultados en la revista Science.

En el cielo hay como media 1,4 estrellas por 100.000 millones de años luz cúbicos

Los blazar son galaxias que tienen en su centro agujeros negros supermasivos de los que parte de la materia que va cayendo en ellos sale disparada, acelerada casi a la velocidad de la luz en chorros con direcciones opuestas. Si uno de esos chorros está orientado hacia la Tierra, la galaxia resulta especialmente brillante cuando se observa desde aquí. Es decir, los blazar son en esta investigación los haces de la luz (en forma de rayos gamma) de los faros en la niebla (de la luz estelar).
El estudio, con 150 blazar, ha permitido calcular la atenuación de los rayos gamma (por los fotones de la luz de las estrellas que la emitieron antes) al recorrer diferentes distancias en el universo. Y han observado blazar en el cielo hasta distancias que corresponden al universo de hace 9.600 millones de años (el universo tiene ahora unos 13.700 millones de años). Así, con estos faros cósmicos han logrado estimar la densidad de la niebla y calcular la densidad media de estrellas, así como la distancia media entre ellas.
“Estos resultados del Fermi abren la posibilidad de acotar el primer período de formación estelar en el cosmos y, por tanto, despliegan el escenario para el futuro telescopio espacial James Webb: el Fermi nos está proporcionando una sombra de las primeras estrellas mientras que el James Webb las detectará directamente”, explica Volker Bromm, astrónomo de la Universidad de Texas, en el comunicado de la NASA.

Descubierta la supernova más lejana en el universo, hasta ahora

La explosión estelar que ahora captan los telescopios en la Tierra, se produjo cuando el cosmos tenía solo 1.500 millones de años

 

Simulación por ordenador de una galaxia con una supernova superluminosa. / adrian malec y marie Martig (u.swinburne)

 

Algunas estrellas explotan. Cuando esto sucede, y responde a distintos procesos físicos, se llaman supernovas y su luminosidad es tan alta que supera a la de la propia galaxia en la que reside. Pero entre las supernovas hay un tipo especial, ultraluminosas o superluminosas, y unos científicos han encontrado dos de ellas que, además están muy lejos: una es la más distante descubierta hasta ahora. Estalló cuando el universo tenía solo unos 1.500 millones de años (ahora tiene 13.700 millones) y su luz ha estado viajando hasta ahora. La otra supernova corresponde al cosmos de 3.000 millones de años después del Big Bang. Aunque sean del universo joven, los dos astros que estallaron no eran de la primera generación de estrellas que se formaron tras la gran explosión inicial, pero el hallazgo de las dos supernovas superluminosas lejanas abre la posibilidad de depurar las técnicas de observación y explorar aquellos astros primitivos, dicen los científicos, que publican su hallazgo en la revista Nature.
Las supernovas se clasifican en tres tipos atendiendo a sus características y a los diferentes mecanismos que desencadenan las explosiones. Las del llamado tipo Ia, que ha jugado un papel determinante en el descubrimiento de la energía oscura del universo al ayudar a los cosmólogos medir distancias en el universo, se producen cuando una estrella enana blanca de un sistema de dos astros ha devorado suficiente materia de su compañero para alcanzar la masa crítica y estalla, recuerda el especialista Stephen Smarti en Nature. Otro tipo son las de colapso de núcleo, estrellas muy masivas, mucho más que el Sol, que han consumido todo su combustible de las reacciones nucleares que las hacen brillar y colapsan; entonces explotan lanzando al espacio ingentes cantidades de materia y radiación. El tercer tipo son las supernovas superluminosas, 10 y 100 veces más brillantes que los dos tipos anteriores, respectivamente. A estas pertenecen las muy lejanas SN2213-1745 y SN1000+0216, que han descubierto Jeff Cooke (Universidad Swinburne de Tecnología, en Australia) y sus colegas. La primera estallo 3.000 millones de años después del Big Bang, y la segunda, la más lejana, sólo 1.500 millones de años tras la explosión inicial.
Los científicos no tiene claro el mecanismo que desencadena la explosión de las superluminosas, pero teoría si que tienen, y las llaman supernovas de pares electrón-positrón, es decir, de materia-antimateria (el positrón es la antipartícula del electrón). La idea es que en estrellas realmente supermasivas (entre 100 y 300 masas solares), sus núcleos llegan a alcanzan temperaturas tan altas que se crean pares electrón-positrón. Entonces el astro se contrae, se desestabiliza y se desencadena una masiva explosión termonuclear de manera que el calor generado en el proceso enciende la supernova hasta intensidades superluminosas, explica Smartt.
Se conocían ya supernovas de este tipo pero mucho más cercanas a la Tierra, y el hallazgo de las dos tan distantes abre la puerta hacia la posibilidad de encontrar alguna incluso en la primera generación de estrellas, sugieren los investigadores liderados por Cooke. Además, las supernovas superluminiosas, “son extremadamente poco corrientes” en el cosmos cercano, “pero se espera que sean más comunes”, en el universo lejano, afirman.
Los investigadores han encontrado SN2213-1745 y SN1000+0216 en registros de hace unos años del telescopio Franco-Canadiense, en Hawai, aplicando una técnica desarrollada por ellos que les ha permitido descubrir estos fenómenos que se habían pasado por alto en su momento. Así, la SN2213-1745 se captó en los rastreos del cielo de de 2005 y 2006, y la SN1000+0216, en los de 2006, 2007 y 2008. Luego, ellos las han observado con el telescopio de diez metros Keck I, también en Hawai, para calcular la distancia a la que están.
Los expertos miden la distancia por el valor del denominado corrimiento al rojo (z), y para estas dos supernovas son: z=2.05 para SN2213-17-45 y z=3.90 para SN1000+0216. El récord anterior de distancia de una supernova estaba en z=2.36, apunta Nature.