Cálculos cósmicos revelan una crisis de luz faltante

Traducido por Mónica Caruana para Seti.cl

Simulaciones de computadora de hidrógeno intergaláctico en un universo “tenuamente iluminado”(izquierda), y en un universo “brillantemente iluminado”(derecha), que posee cinco veces más de los fotones energéticos que destruyen los atómos de hidrógeno neutro. Las observaciones de la absorción de hidrógeno por el Telescopio Espacial Hubble concuerdan con la imagen de la derecha, pero si se usan únicamente las fuentes de luz ultravioleta conocidas se producen las estructuras más gruesas de la izquierda, así como una grave discrepancia en las observaciones. Crédito: Ben Oppenheimer y Juna Kollmeier.

Simulaciones de computadora de hidrógeno intergaláctico en un universo “tenuamente iluminado”(izquierda), y en un universo “brillantemente iluminado”(derecha), que posee cinco veces más de los fotones energéticos que destruyen los atómos de hidrógeno neutro. Las observaciones de la absorción de hidrógeno por el Telescopio Espacial Hubble concuerdan con la imagen de la derecha, pero si se usan únicamente las fuentes de luz ultravioleta conocidas se producen las estructuras más gruesas de la izquierda, así como una grave discrepancia en las observaciones. Crédito: Ben Oppenheimer y Juna Kollmeier.

Algo no anda bien con el Universo. Parece haber un enorme déficit de luz ultravioleta en el presupuesto cósmico.

En las vastas magnitudes de espacio vacío entre las galaxias existen bucles de hidrógeno y helio que funcionan como puentes entre estas y que pueden ser utilizados como un preciso “medidor de luz”. En un estudio reciente publicado en The Astrophysical Journal Letters, un equipo de científicos se encuentra con que la luz de poblaciones conocidas de galaxias y cuásares no es suficiente para explicar las observaciones de hidrógeno intergaláctico que se han hecho. La diferencia es de un impactante 400 por ciento.

“Es como si estuvieras en una habitación brillantemente iluminada, pero al mirar alrededor solo vieras bombillas de 40 watts”, observó Juna Kollmeier, autora principal del estudio. “¿De dónde proviene toda esa luz? No aparece en nuestro censo”.

Extrañamente, esta discrepancia solo aparece en el relativamente bien estudiado cosmos cercano. Cuando los telescopios se enfocan hacia galaxias a miles de millones de años luz (observando por lo tanto el universo como era miles de millones de años luz atrás), todo es congruente. El hecho de que estos cálculos funcionen en el universo temprano pero se derrumben localmente tiene a los científicos perplejos.

La luz en cuestión consiste en fotones ultravioleta altamente energéticos que son capaces de convertir átomos de hidrógeno neutro en iones con carga eléctrica. Las dos fuentes conocidas de dichos fotones ionizantes son los cuásares —impulsados por gas caliente que cae dentro de agujeros negros de más de un millón de veces la masa del sol—, y las estrellas jóvenes más calientes.

Las observaciones indican que los fotones ionizantes de las estrellas jóvenes casi siempre son absorbidos por el gas de la galaxia anfitriona, por lo que no llegan a escapar nunca como para afectar el hidrógeno intergaláctico. Pero el número de cuásares conocidos es mucho más bajo de lo que se necesita para producir la luz requerida.
“O bien nuestros cálculos de la luz proveniente de galaxias y cuásares están muy alejados de la realidad, o hay alguna otra fuente mayor de fotones ionizantes que no hemos identificado”, dijo Kollmeier. “Hemos llamado a esta luz faltante la crisis de producción insuficiente de fotones, pero son más bien los astrónomos quienes están en crisis: de una u otra manera el universo se las arregla muy bien”.

La discordancia surge al comparar las simulaciones del gas intergaláctico hechas por supercomputadoras con los análisis más recientes del Espectógrafo de Orígenes Cósmicos, del Telescopio Espacial Hubble. “Las simulaciones concuerdan con los datos en el universo temprano maravillosamente, y concordarían con los datos locales maravillosamente si nos permitiéramos dar por hecho que esa luz extra realmente está allí”, explicó Ben Oppenheimer, un coautor de University of Colorado. “Es posible que las simulaciones no reflejen la realidad, lo que sería en sí una sorpresa, ya que el hidrógeno intergaláctico es el componente del universo que creemos entender mejor”.

“La posibilidad más emocionante es que los fotones faltantes provengan de una nueva fuente exótica, y no en realidad de galaxias o cuásares,” dijo Neal Katz, un coautor de University of Massachusetts en Amherst. Por ejemplo, la misteriosa materia oscura, que mantiene a las galaxias unidas pero que jamás ha sido vista directamente, podría en sí misma descomponerse y ser finalmente la responsable de esta luz extra.

“¡Sabes que es una crisis cuando comienzas a hablar seriamente de materia oscura en descomposición!” comentó Katz.

“Lo increíble de una discordancia de 400% es saber que hay algo verdaderamente incorrecto”, comentó el coautor David Weinberg de The Ohio State University. “Todavía no estamos seguros de qué es, pero al menos una cosa que creíamos saber sobre el universo de hoy en día no es verdad”.

Sea exótica o no la explicación, los astrónomos estarán trabajando arduamente para arrojar luz sobre el misterio.

Otros coautores del estudio son Francesco Haardt de la Università dell’Insubria, Romeel Davé de la University of the Western Cape, Mark Fardal de la University of Massachusetts Amherst, Piero Madau de la University of California Santa Cruz, Charles Danforth de la University of Colorado, Amanda Ford de la University of Arizona, Molly Peeples del Space Telescope Science Institute, y Joseph McEwen de The Ohio State University.

Fuente

Visto enhttp://www.seti.cl/algo-anda-bien-con-en-el-universo-calculos-cosmicos-revelan-una-crisis-de-luz-faltante

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