Los filamentos de la «telaraña cósmica», observados al detalle por primera vez

Los cúmulos de galaxias, las mayores estructuras unidas gravitacionalmente del universo, pueden contener desde cientos hasta miles de galaxias. Sin embargo, a pesar de su descomunal tamaño y de la gran cantidad de materia que contienen, se cree que la mayor parte del gas del universo reside en espacios intermedios. Los modelos cosmológicos predicen que más del 60% del hidrógeno creado después del Big Bang se distribuye como largos filamentos que atraviesan el medio intergaláctico y forman la red cósmica . En los puntos donde se cruzan estos filamentos, se forman galaxias y agujeros negros alimentados por las corrientes de gas refrigerante.

La mayor parte de lo que se sabe sobre esa débil telaraña cósmica es teórico, así que los investigadores, dirigidos por el Instituto de Investigación Riken en Japón, apuntaron el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y el telescopio Subaru en Hawái al cúmulo masivo SSA22. De esta forma, mapearon la energía emitida por el hidrógeno cósmico irradiado por la intensa actividad estelar en el seno de las galaxias.

Los resultados muestran que el gas está organizado en largos filamentos individuales que se extienden a lo largo de más de un millón de parsecs o más de tres millones de años luz (un parsec mide algo más de tres años luz). Las intersecciones de estos brazos son el hogar de núcleos galácticos activos, donde están al acecho agujeros negros supermasivos, y de galaxias «explosivas» que tienen una formación estelar muy activa. La ubicación pudo ser determinada desde otros dos observatorios, el ALMA en el desierto de Atacama Chile y el Observatorio WM Keck, en Mauna Kea, Hawái.

Estas observaciones se basan en la detección de lo que se conoce como radiación de Lyman-alfa, la luz ultravioleta que se produce cuando se ioniza el gas de hidrógeno neutro y luego vuelve a su estado fundamental, utilizando el instrumento MUSE del VLT. Los investigadores descubrieron que la radiación era intensa, demasiado alta para provenir de la radiación de fondo ultravioleta del universo. Los cálculos indicaban que probablemente fue provocada por galaxias formadoras de estrellas y agujeros negros.

«Esto sugiere con mucha fuerza que el gas que cae a lo largo de los filamentos bajo la fuerza de la gravedad desencadena la formación de galaxias explosivas y agujeros negros supermasivos, dando al universo la estructura que vemos hoy», afirma Hideki Umehata, del Riken y responsable del estudio.

«Hemos podido mostrar claramente que estos filamentos son extremadamente largos, incluso más allá del borde del campo que observamos», continúa. «Esto agrega credibilidad a la idea de que en realidad están impulsando la intensa actividad que vemos dentro de las galaxias».

Como añade la coautora Michele Fumagalli, de la Universidad de Durham, en Reino Unido, «es muy emocionante ver claramente por primera vez filamentos múltiples y extendidos en el universo primitivo. Finalmente tenemos una forma de mapear estas estructuras directamente y entender en detalle su papel en la regulación de la formación de las galaxias y los agujeros negros supermasivos».