Fisica del universo

FISICA DEL UNIVERSO

La observación de un quasar localizado a 12.300 millones de años-luz permite detectar hidrógeno molecular en una remota galaxia cuya luz nos llega desde una época en que el Universo había alcanzado un 10% de su edad actual. Similares estudios en otros dos quasars y medidas de laboratorio de alta precisión sugieren que las masas del protón y el electrón podrían haber variadocon el tiempo.
Un quasar puede ser utilizado como un faro por los astrónomos ya que su luz experimenta variaciones al atravesar las nubes de gas interestelar de alguna galaxia más cercana y situada en la misma línea de visión. Este gas absorbe parte de la luz emitida por el quasar y así el espectro resultante presenta "valles" oscuros atribuibles a elementos químicos bien conocidos yperfectamente identificables.
Un equipo internacional de astrónomos detectó de este modo hidrógeno molecular en una invisible galaxia que observamos cuando la edad del Universo era sólo de 1.500 millones de años, un 10% de su edad actual. La proporción era de una molécula por 250 átomos de hidrógeno. Una batería similar de observaciones para otros dos quasars, junto con los más precisos experimentos delaboratorio, sugirió a los científicos que la proporción entre las respectivas masas del protón y el electrón podrían haber cambiado con el transcurso del tiempo, hallazgo que de llegar a confirmarse acarrearía importantes consecuencias para nuestra comprensión de la física.
Imagen: hidrógeno molecular en una galaxia distante. Espectro del quasar PSS J 1443+2724 revelando una otro modo invisiblegalaxia a z = 4.224. Superpuesto al espectro observado, en negro, aparece en rojo el mejor ajuste. [Ampliar imagen]
Aunque el hidrógeno molecular es la molécula más abundante en el Universo, su detección directa no resulta fácil porque se trata de una molécula simétrica sin líneas espectrales intensas en ondas de radio. En determinadas regiones del espacio no puede sobrevivir porque la luz estelarultravioleta las disocia fácilmente, pero constituyen el ingrediente fundamental de las densas y frías nubes moleculares. En el Universo lejano la única forma de detectar hidrógeno molecular es a través de su marca en el espectro de los quasars o el brillo remanente de las explosiones de rayos gamma. Pero todo esto requiere grandes telescopios y una elevada resolución espacial para alcanzar laprecisión necesaria.
Los astrónomos Cédric Ledoux (ESO), Patrick Petitjean (IAP, Paris) y Raghunathan Srianand (IUCAA, Pune, India) llevaron a cabo una búsqueda de hidrógeno molecular a desplazamiento al rojo (z) muy elevado utilizando el UVES (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph) del VLT en el Observatorio Europeo Austral. Entre los sistemas observados 14 portaban la firma del hidrógenomolecular, y entre estos uno se hallaba a z=4.224 cuya presencia se reveló en la luz del quasar PSS J 1443+2724, distante 12.300 millones de años-luz a partir de determinadas características, entre ellas numerosas líneas de hidrógeno molecular que superaron el récord de detección de esta molécula en los objetos más remotos del Universo. Esto a su vez implicaba que el gas en esta galaxia debíahallarse a temperaturas más bien bajas, entre -90 y -180ºC.
Adicionalmente se encontraron también varias líneas correspondientes a metales que revelaron la cuantía de varios elementos químicos, por ejemplo, de la abundancia de nitrógeno observada se dedujo que este elemento tuvo que producirse en las últimas etapas de la vida de estrellas de 4 a 8 masas solares. La formación estelar tuvo lugar puesal menos entre 200 y 500 millones de años antes de la época en que observamos la galaxia, cuando habían transcurrido 1000 millones de años desde el nacimiento del Universo. Este lapso de tiempo, de 200 a 500 millones de años es necesario para que una estrella con la masa anterior sintetice y expela al medio interestelar nitrógeno en cantidad simular al observado. Si la estrella atravesó por una...