La ilustración de este artista muestra la nave espacial New Horizons de la NASA en el sistema solar exterior. Al fondo se encuentra el Sol y una banda brillante que representa la luz zodiacal, causada por la luz solar que se refleja en el polvo. Al viajar más allá del sistema solar interior y la contaminación lumínica que lo acompaña, New Horizons pudo responder la pregunta:¿Qué tan oscuro es el espacio? En la parte inferior derecha están las estrellas de fondo de la Vía Láctea. Crédito:Joe Olmsted (STScI)
Que oscuro esta el cielo y ¿qué nos dice eso sobre el número de galaxias en el universo visible? Los astrónomos pueden estimar el número total de galaxias contando todo lo visible en un campo profundo del Hubble y luego multiplicándolo por el área total del cielo. Pero otras galaxias son demasiado débiles y distantes para detectarlas directamente. Sin embargo, aunque no podemos contarlos, su luz baña el espacio con un débil resplandor.
Para medir ese resplandor los satélites astronómicos tienen que escapar del sistema solar interior y su contaminación lumínica, causada por la luz solar que se refleja en el polvo. Un equipo de científicos ha utilizado las observaciones de la misión New Horizons de la NASA a Plutón y el cinturón de Kuiper para determinar el brillo de este fondo óptico cósmico. Su resultado establece un límite superior a la abundancia de desmayos, galaxias sin resolver, mostrando que solo suman cientos de miles de millones, no 2 billones de galaxias como se creía anteriormente.
¿Qué tan oscuro se pone el espacio? Si te alejas de las luces de la ciudad y miras hacia arriba, el cielo entre las estrellas parece realmente muy oscuro. Por encima de la atmósfera de la Tierra, el espacio exterior se atenúa aún más, desvaneciéndose a un negro como la tinta. Y sin embargo, incluso allí el espacio no es absolutamente negro. El universo tiene un tenue brillo impregnado de innumerables estrellas y galaxias distantes.
Nuevas mediciones de ese débil resplandor de fondo muestran que las galaxias invisibles son menos abundantes de lo que sugirieron algunos estudios teóricos. contando solo en los cientos de miles de millones en lugar de los dos billones de galaxias previamente reportados.
"Es un número importante de conocer, ¿cuántas galaxias hay?" dijo Marc Postman del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland, autor principal del estudio. "Simplemente no vemos la luz de dos billones de galaxias".
La estimación anterior fue extrapolada de observaciones de cielo muy profundo por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Se basó en modelos matemáticos para estimar cuántas galaxias eran demasiado pequeñas y débiles para que Hubble las viera. Ese equipo concluyó que el 90% de las galaxias del universo estaban más allá de la capacidad del Hubble para detectar en luz visible. Los nuevos hallazgos, que se basó en mediciones de la distante misión New Horizons de la NASA, sugieren un número mucho más modesto.
"Toma todas las galaxias que el Hubble pueda ver, duplicar ese número, y eso es lo que vemos, pero nada más, "dijo Tod Lauer de NOIRLab de NSF, autor principal del estudio.
Estos resultados se presentarán el miércoles, 13 de enero en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, que está abierto a participantes registrados.
El fondo óptico cósmico que el equipo trató de medir es el equivalente en luz visible del fondo cósmico de microondas más conocido:el débil resplandor del propio Big Bang. antes de que existieran las estrellas.
Esta foto muestra un fenómeno conocido como luz zodiacal. En la parte inferior izquierda, un parche brillante se extiende hacia la parte superior derecha en dirección a Júpiter, el objeto brillante a la izquierda del centro. La luz zodiacal es causada por la luz solar que se refleja en pequeñas partículas de polvo en el sistema solar interior, los restos desintegrados de cometas y asteroides. Los intentos de medir qué tan oscuro está el espacio usando telescopios como el Hubble se han visto frustrados por este resplandor ambiental. Como resultado, Los astrónomos confiaron en la distante nave espacial New Horizons de la NASA para observar el cielo libre de luz zodiacal. El fondo tenue que midieron es el equivalente a ver la luz del refrigerador de un vecino a una milla de distancia. Esta muy amplia La panorámica de varios fotogramas se tomó en octubre de 2014 en el Monumento Nacional Cañón de Chelly en el noreste de Arizona. La luz zodiacal está a la izquierda, con la Vía Láctea del norte a la derecha. La constelación de Orión está arriba a la derecha. Júpiter es el objeto más brillante a la izquierda del centro, mientras que un objeto igualmente brillante a la derecha (debajo de Orión) es Sirio. M44 (el cúmulo de Praesepe) está justo encima de Júpiter. En el horizonte, un resplandor amarillo marca la ubicación de la cercana ciudad de Chinle, Arizona. Crédito:Z. Levay
"Mientras que el fondo cósmico de microondas nos habla de los primeros 450, 000 años después del Big Bang, el fondo óptico cósmico nos dice algo sobre la suma total de todas las estrellas que se han formado desde entonces, "explicó Postman." Pone una restricción en el número total de galaxias que se han creado, y dónde podrían estar en el tiempo ".
Tan poderoso como el Hubble, el equipo no pudo usarlo para hacer estas observaciones. Aunque ubicado en el espacio, El Hubble orbita la Tierra y aún sufre contaminación lumínica. El sistema solar interior está lleno de diminutas partículas de polvo de asteroides y cometas desintegrados. La luz del sol se refleja en esas partículas, creando un resplandor llamado luz zodiacal que puede ser observado incluso por los observadores del cielo en el suelo.
Para escapar de la luz zodiacal, el equipo tuvo que usar un observatorio que escapó del sistema solar interior. Afortunadamente, la nave espacial New Horizons, que ha entregado las imágenes más cercanas de Plutón y el objeto Arrokoth del Cinturón de Kuiper, es lo suficientemente lejos para realizar estas medidas. A su distancia (más de 4 mil millones de millas de distancia cuando se tomaron estas observaciones), New Horizons experimenta un cielo ambiental 10 veces más oscuro que el cielo más oscuro accesible al Hubble.
"Este tipo de mediciones son extremadamente difíciles. Mucha gente ha intentado hacer esto durante mucho tiempo, ", dijo Lauer." New Horizons nos proporcionó un punto de vista para medir el fondo óptico cósmico mejor de lo que nadie ha podido hacerlo ".
El equipo analizó imágenes existentes de los archivos de New Horizons. Para desentrañar el débil resplandor del fondo, tuvieron que corregir varios otros factores. Por ejemplo, restaron la luz de las galaxias que se esperaba que existieran y que eran demasiado débiles para ser identificables. La corrección más desafiante fue eliminar la luz de las estrellas de la Vía Láctea que se reflejaba en el polvo interestelar hacia la cámara.
La señal restante, aunque extremadamente débil, todavía era mensurable. Cartero lo comparó con vivir en un área remota lejos de las luces de la ciudad, acostado en tu dormitorio por la noche con las cortinas abiertas. Si un vecino a una milla de distancia abre su refrigerador en busca de un bocadillo de medianoche, y la luz de su refrigerador se reflejaba en las paredes del dormitorio, sería tan brillante como el fondo detectado por New Horizons.
Entonces, ¿Cuál podría ser la fuente de este resplandor sobrante? Es posible que una abundancia de galaxias enanas en el universo relativamente cercano esté más allá de la detectabilidad. O los halos difusos de las estrellas que rodean las galaxias podrían ser más brillantes de lo esperado. Podría haber una población de pícaros, las estrellas intergalácticas se extienden por todo el cosmos. Quizás lo más intrigante, puede haber muchos más débiles, galaxias distantes de lo que sugieren las teorías. This would mean that the smooth distribution of galaxy sizes measured to date rises steeply just beyond the faintest systems we can see—just as there are many more pebbles on a beach than rocks.
NASA's upcoming James Webb Space Telescope may be able to help solve the mystery. If faint, individual galaxies are the cause, then Webb ultra-deep field observations should be able to detect them.
This study is accepted for publication in El diario astrofísico .
