La imagen de la izquierda muestra una porción de nuestro cielo, llamado campo Boötes, en luz infrarroja, mientras que la imagen de la derecha muestra un misterioso resplandor infrarrojo de fondo capturado por el telescopio espacial Spitzer de la NASA en la misma región del cielo. Crédito: NASA / JPL-Caltech
¿Qué causa el misterioso resplandor de radiación que se ve en todo el cielo con telescopios infrarrojos? La respuesta puede estar en una combinación de conceptos que son relativamente nuevos en el campo de la astronomía, y que también son algo controvertidos. Las estrellas rebeldes que han sido expulsadas de las galaxias pueden estar incrustadas en halos de materia oscura que se ha teorizado para rodear las galaxias. Si bien estos halos de materia oscura anteriormente solo se habían detectado indirectamente al observar sus efectos gravitacionales, también pueden contener la fuente del enigmático brillo de fondo de la radiación.
"El brillo del fondo infrarrojo en nuestro cielo ha sido un gran misterio", dijo Asantha Cooray, de la Universidad de California en Irvine, autora principal de la nueva investigación publicada hoy en la revista Nature. “Tenemos nueva evidencia de que esta luz proviene de las estrellas que permanecen entre las galaxias. Individualmente, las estrellas son demasiado débiles para ser vistas, pero creemos que estamos viendo su brillo colectivo ".
El brillo colectivo proviene del "interhalo" de los halos de materia oscura que impregna el Universo, y puede responder a la gran pregunta de por qué la cantidad de luz observada excede la cantidad de luz emitida por las galaxias conocidas.
“Las galaxias existen en halos de materia oscura que son mucho más grandes que las galaxias; cuando las galaxias se forman y se fusionan, el halo de materia oscura se hace más grande y las estrellas y el gas se hunden en el medio del halo ", dijo Edward L. (Ned) Wright de UCLA y un miembro del equipo que utilizó el telescopio espacial Spitzer para busque la fuente de la luz infrarroja. "Lo que estamos diciendo es que una estrella de cada mil no hace eso y, en cambio, se distribuye como la materia oscura. No se puede ver muy bien la materia oscura, pero estamos proponiendo que en realidad tenga algunas estrellas, solo una décima parte del 1 por ciento del número de estrellas en la parte brillante de la galaxia. Una estrella de cada mil se despoja de la galaxia visible y se distribuye como la materia oscura ".
El halo de materia oscura no es totalmente oscuro, dijo Wright. "Una pequeña fracción, una décima parte de un porcentaje, de las estrellas en la galaxia central se ha extendido al halo, y esto puede producir las fluctuaciones que vemos".
En grandes cúmulos de galaxias, los astrónomos han encontrado porcentajes mucho más altos de luz intra-halo, de hasta un 20 por ciento, dijo Wright.
Para este estudio, Cooray, Wright y sus colegas utilizaron el telescopio espacial Spitzer para producir un mapa infrarrojo de una región del cielo en la constelación de Boötes. La luz nos ha estado viajando durante 10 mil millones de años.
"Presumiblemente, esta luz en halos se produce en todas partes del cielo y simplemente no se ha medido en ningún otro lugar", dijo Wright, quien también es investigador principal de la misión de Explorador de infrarrojos de campo amplio (WISE) de la NASA.
"Si realmente podemos entender el origen del fondo infrarrojo, podemos entender cuándo se produjo toda la luz en el universo y cuánto se produjo", dijo Wright. “La historia de toda la producción de luz en el universo está codificada en este contexto. Estamos diciendo que las fluctuaciones pueden ser producidas por los bordes difusos de las galaxias que existían al mismo tiempo que se crearon la mayoría de las estrellas, hace unos 10 mil millones de años ".
La luz aparece en un patrón manchado en las imágenes de Spitzer.
El nuevo hallazgo está en desacuerdo con un estudio que salió este verano. Alexander "Sasha" Kashlinsky del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y su equipo observaron este mismo parche de cielo con Spitzer y propusieron que la luz creara el patrón inusual proveniente de las primeras estrellas y galaxias.
En el nuevo estudio, Cooray y sus colegas observaron datos de una porción más grande del cielo, llamada campo Bootes, que cubre un arco equivalente a 50 lunas terrestres llenas. Estas observaciones no fueron tan sensibles como las de los estudios del grupo Kashlinsky, pero la escala más grande permitió a los investigadores analizar mejor el patrón de la luz infrarroja de fondo.
"Observamos el campo Bootes con Spitzer durante 250 horas", dijo el coautor Daniel Stern, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. "Estudiar el tenue fondo infrarrojo fue uno de los objetivos centrales de nuestra encuesta, y diseñamos cuidadosamente las observaciones para abordar directamente la importante y desafiante pregunta de qué causa el brillo del fondo ".
El equipo concluyó que el patrón de luz del resplandor infrarrojo no es consistente con las teorías y simulaciones por computadora de las primeras estrellas y galaxias. Los investigadores dicen que el brillo es demasiado brillante para ser de las primeras galaxias, que se cree que no fueron tan grandes o tan numerosas como las galaxias que vemos a nuestro alrededor hoy. En cambio, los científicos proponen una nueva teoría para explicar la luz manchada, basada en las teorías de la luz estelar "intracluster" o "intrahalo".
El equipo dijo que se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos, y agregó que el telescopio espacial James Webb debería ayudar.
"La aguda visión infrarroja del telescopio James Webb podrá ver directamente algunas de las primeras estrellas y galaxias, así como las estrellas perdidas que acechan entre las afueras de las galaxias cercanas", dijo Eric Smith, subdirector de programas de JWST en la sede de la NASA. en Washington. "Los objetos misteriosos que componen la luz infrarroja de fondo finalmente pueden quedar expuestos".
Fuentes: NASA, UCLA
