El proyecto Frontier Fields (Campos Frontera) llevado a cabo por el telescopio espacial Hubble combina la potencia propia del telescopio espacial con el aumento producido de manera natural por los cúmulos de galaxias sobre otras galaxias mucho más lejanas situadas tras ellos. En efecto, gracias al efecto de lente gravitacional, estos cúmulos actúan como gigantescos telescopios naturales amplificando la luz que llega desde galaxias situadas detrás, en la misma línea de mirada.
Durante esta iniciativa, una de las más ambiciosas llevadas a cabo por el Hubble, se han tomado exposiciones muy profundas de seis cúmulos de galaxias. Estos datos únicos se han ido haciendo públicos de manera inmediata para que toda la comunidad de astrónomos tenga la posibilidad de realizar estudios sobre la evolución del Universo.
Rachael Livermore y Steven Finkelstein, de la Universidad de Texas en Austin, formaron equipo con Jennifer Lotz, la investigadora principal del proyecto Frontier Fields, para estudiar con sumo detalle dos de los cúmulos observados por el Hubble. El primero de ellos es es MACS 0416, un cúmulo extremadamente masivo en la constelación de Eridanus. El segundo es el Cúmulo de Pandora en la constelación de Sculptor, un cúmulo gigante que parece formado por la fusión de al menos cuatro cúmulos menores.

167 galaxias

Al contener tanta masa, el efecto de lente de ambos cúmulos es enorme: el brillo de las galaxias situadas detrás puede amplificarse hasta 50 o 60 veces. Pero, a pesar de ello, identificar esas galaxias del fondo entraña una gran dificultad pues, al estar situadas en la misma línea de mirada, el brillo del propio cúmulo no deja observar bien a las de detrás. Para superar este problema, Livermore y sus colaboradores han desarrollado una nueva técnica que permite sustraer la luz de las galaxias del cúmulo.
Es decir, con el nuevo método se eliminan las imágenes de las galaxias del cúmulo que, al estar situadas delante, actúan simultáneamente como lente y como pantalla. Este nuevo procedimiento está basado en un método de análisis matemático conocido como ‘descomposición en ondículas’ (wavelets). La estratagema consiste en ir analizando la imagen localizando y filtrando escalas espaciales sucesivas, de manera un tanto similar a como se analizan las señales acústicas en unos auriculares para ir separando el ruido indeseable del sonido que nos interesa oír.
Con esta nueva técnica, se consiguieron detectar 167 galaxias debilísimas, algunas de ellas hasta 100 veces más débiles que las localizadas previamente en los campos profundos estudiados por el Hubble sin utilizar el efecto de lente gravitatoria. La luz procedente de estas galaxias ha viajado unos 13.000 millones de años hasta llegar al Hubble o, en términos más técnicos: sus desplazamientos hacia el rojo están entre 5,3 y 8,8.

Reionización

Como la edad del Universo es 13.800 millones de años, resulta que estamos viendo tales galaxias cuando el Universo tenía una edad de tan sólo 800 millones de años. Utilizando un símil orientativo, si el Universo fuese hoy un humano adulto de 50 años, estas galaxias nos permiten observarlo cuando era un niño de 3 años de edad.
Las más débiles de estas galaxias remotas llegan a ser 2.000 veces más débiles que nuestra Vía Láctea, y la detección de 167 de ellas en tan solo estos dos campos de estudio indica que eran extremadamente abundantes en el Universo temprano.
Inmediatamente después del Big Bang, el hidrógeno que componía el Universo estaba formado por una sopa completamente ionizada compuesta principalmente por protones y electrones. Pasados unos 300.000 años, la temperatura descendió suficientemente para que la combinación de protones y electrones formase hidrógeno neutro. Al cabo de unos cientos de millones de años tras el Big Bang, una vez formadas las primeras estrellas, el hidrógeno volvió a ionizarse por el efecto de la radiación ultravioleta estelar. Éste es otro periodo muy importante en la evolución del Universo: la Época de la Reionización. Al estudio de esta época, que es muy difícil de investigar, pueden contribuir muy significativamente las 167 galaxias recién descubiertas.
Fuente: El Mundo – Ciencia