Un equipo de astrónomos ha observado un cúmulo de galaxias en pleno proceso de formación dentro de los inicios del universo. Este protocúmulo, llamado LAGER-z7OD1, se encuentra a 13.000 millones de años luz, cuando el universo tenía 770 millones de años aproximadamente. Esto hace que sea el más antiguo descubierto hasta ahora.
Por si fuera poco, los investigadores mencionan que la estructura contaría con una masa actual de 3,7 mil billones de masa solares. Un protocúmulo tan grande, tan temprano en el universo, nos da un laboratorio natural único para investigar lo que sucedió en el proceso de reionización.
El estudio, dirigido por Weida Hu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, fue publicado en Nature Astronomy.
Protocúmulos
Sabemos que gran parte de todas las galaxias están unidas gravitacionalmente a cúmulos, enormes estructuras de cientos de miles de galaxias. Los comienzos de estas estructuras, protocúmulos, no son desconocidos en el universo temprano.
Esta no es la primera vez que observamos una estructura con estas características; sin embargo, como dicen los investigadores, LAGER-z7OD1 es especial. Este protocúmulo puede darnos muchas pistas sobre lo que sucedió en una de las etapas más misteriosas de la historia del universo: la reionización.
Reionización
El espacio, como lo conocemos ahora, no siempre fue el lugar “encantador” y transparente que es hoy. Durante sus primeros 370 millones de años, el universo estuvo lleno de una niebla turbia y caliente de gas ionizado. En ese contexto, la luz no podía viajar libremente y terminaba por dispersarse en electrones libres.
No obstante, una vez que el universo se enfrió lo suficiente, los protones y electrones comenzaron a recombinarse en átomos de hidrógeno neutros. Esto significaba que la luz, aunque todavía escasa, podía finalmente viajar por el espacio.
Cuando las primeras estrellas y galaxias comenzaron a formarse, su luz ultravioleta reionizó el hidrógeno neutro presente en el universo. Primero lo hizo en burbujas localizadas alrededor de las fuentes ultravioleta y luego en áreas cada vez más grandes que se conectaban y superponían. Esto permitió que todo el espectro de luz pueda fluir libremente por el espacio.
De esta manera, el universo se encontraba ionizado por completo a tan solo 1.000 millones de años luego del Big Bang. Esto significa que es difícil de observar más atrás en el tiempo, lo que hace que el proceso de reionización sea complicado de entender.
El estudio
En esencia, lo que se necesita para adentrarnos a este periodo son objetos realmente brillantes cuya radiación ionizante pueda atravesar el hidrógeno neutro. En otras palabras, hace falta encontrar galaxias Lyman alfa, las cuales forman estrellas a un ritmo increíble. Esto les permite ser detectables a grandes distancias, convirtiéndolas en excelentes sondas de la época.
Mientras el equipo de Hu buscaba este tipo de galaxias en los inicios del universo, dio con LAGER-z7OD1. Esta gigantesca estructura consistía de dos subprotocúmulos distintos que se fusionaban para formar uno más grande, con al menos 21 galaxias Lyman alfa, 16 de las cuales han sido confirmadas espectroscópicamente.
El volumen total del espacio ionizado alrededor de las galaxias fue ligeramente mayor que el volumen de LAGER-z7OD1. «Esto demuestra superposiciones sustanciales entre burbujas individuales, lo que indica que las burbujas individuales están en el acto de fusionarse en una o dos burbujas gigantes», escribieron los investigadores.
En ese sentido, el protocúmulo encontrado es un excelente ejemplar que nos permitirá saber cómo se forman y nacen los cúmulos de galaxias. Asimismo, nos da información valiosa sobre cómo se combinaron las burbujas ionizadas durante la reionización.