En el frío desierto del espacio, las galaxias se agrupan alrededor de las fogatas de las estrellas y la atracción de agujeros negros supermasivos. Entre estos acogedores cúmulos de galaxias, donde el espacio vacío se extiende por millones de años luz alrededor, una tenue autopista de gas cierra la oscuridad.

Esta red intergaláctica gaseosa se conoce en modelos cosmológicos como la «red cósmica». Hecho de largos filamentos de hidrógeno sobrantes del Big Bang, se cree que la red contiene la mayoría (más del 60%) del gas en el universo y alimenta directamente a todas las regiones productoras de estrellas en el espacio. En las intersecciones donde se superponen los filamentos, aparecen galaxias. Al menos, esa es la teoría.

Los filamentos de la red galáctica nunca antes se habían observado directamente, porque se encuentran entre las estructuras más débiles del universo y se ven eclipsados ​​fácilmente por el brillo de las galaxias a su alrededor. Pero ahora, en un estudio publicado hoy (3 de octubre) en la revista Science , los investigadores han creado la primera fotografía de filamentos cósmicos que convergen en un cúmulo de galaxias lejano, gracias a algunos de los telescopios más sensibles de la Tierra.

La imagen (abajo) muestra filamentos azules de hidrógeno que se entrecruzan a través de un grupo de galaxias blancas antiguas, ubicadas a unos 12 mil millones de años luz de distancia de la Tierra (lo que significa que las galaxias nacieron aproximadamente en los primeros mil millones y medio años después del Big Bang). Suavemente iluminados por el brillo ultravioleta de las galaxias mismas, los filamentos se extienden por más de 3 millones de años luz, confirmando su estado como algunas de las estructuras más gigantescas en el espacio.

Contempla la red cósmica. Este mapa muestra filamentos de gas (azul) que se extienden desde la parte superior a la parte inferior de la imagen, uniendo galaxias en un antiguo cúmulo a 12 mil millones de años luz de distancia. Los puntos blancos incrustados dentro de estos filamentos son galaxias activas formadoras de estrellas, que son alimentadas por los filamentos. Crédito: Hideki Umehata

Erika Hamden, astrónoma del Steward Observatory de la University of Arizona, dijo en un comunicado:

Estas observaciones de las estructuras más grandes y débiles del universo son clave para comprender cómo evolucionó nuestro universo a través del tiempo. Estas observaciones, son solo la punta del iceberg de la detección de redes cósmicas, y la investigación revela imágenes adicionales de la red en otros rincones antiguos del espacio”.

Conectando a la red

Como señala el nuevo estudio, las volutas de hidrógeno que forman los filamentos de la red cósmica son tan débiles que apenas se distinguen del cielo vacío. Entonces, ¿cómo lograron los investigadores sacar estas características de la oscuridad? Al usar las galaxias dentro de la red «como linternas cósmicas», escribió Hamden.

Usando un instrumento llamado Multi Unit Spectroscopic Explorer en el Very Large Telescope del European Southern Observatory, los investigadores hicieron zoom en un antiguo grupo de galaxias ubicadas en la constelación de Acuario, conocido por ser extremadamente vasto y extremadamente antiguo. La luz de las estrellas recién nacidas y los agujeros negros que trituran la materia iluminaron débilmente los mechones de hidrógeno que se arremolinaban en y entre estas galaxias, lo que permitió a los investigadores trazar un vago contorno de los filamentos de la red cósmica allí.

Las observaciones revelaron dos carreteras paralelas de hidrógeno que conectan los puntos galácticos durante millones de años luz, unidas por una tercera corriente de gas que las conecta en diagonal como una rampa de salida cósmica. Fiel a los modelos cosmológicos, los filamentos de gas parecían alimentar directamente a las galaxias formadoras de estrellas más activas en la red, bombeando hidrógeno directamente a los hogares de los soles recién nacidos y los agujeros negros hambrientos.

Un cúmulo de galaxias masivo de la simulación C-EAGLE, que proporciona una vista de una región comparable a aquella en la que se han detectado los filamentos. El mapa de colores representa la misma emisión de los filamentos de gas que la detectada en las observaciones. En la convergencia de estos filamentos, se está formando un grupo masivo de galaxias. Crédito: Joshua Borrow usando C-EAGLE

La red cósmica realmente existe

Este estudio proporciona la evidencia más convincente de que la red cósmica existe, tal como lo predicen los modelos, escribió Hamden. Sin embargo, el estudio de estructuras tan débiles y lejanas tiene limitaciones obvias. Por un lado, es casi imposible saber dónde terminan los bordes de cada filamento de hidrógeno y dónde comienza el espacio vacío, lo que permite a diferentes investigadores definir los límites de los filamentos de manera diferente, lo que puede dar lugar a diferentes imágenes de las estructuras. Además, los telescopios terrestres pueden detectar filamentos de los cúmulos de galaxias antiguos más distantes, que emiten suficiente luz para revelar cómo apareció la red cósmica poco después del Big Bang.

Un telescopio UV basado en el espacio podría abrir la puerta al estudio de cómo la red se conecta a galaxias más débiles y más jóvenes, pero desplegar dicho instrumento sería difícil y costoso, escribió Hamden.

En última instancia, este nuevo estudio no acerca a los observadores de las estrellas de la Tierra a los mundos antiguos y misteriosos del universo, pero nos recuerda que podemos estar más conectados con ellos de lo que pensábamos.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Science.

Fuente: Live Science / Science