Calculan la abundancia de estrellas en el universo

Este mapa muestra la ubicación de las 150 blazars (puntos verdes) utilizados en el estudio EBL. El mapa de fondo muestra el cielo y fue construido a partir de cuatro años de los rayos gamma con energías superiores a 10 mil millones de electronvoltios (GeV) detectados por Fermi. El plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea corre por el centro de la trama. El instrumento Fermi LAT es el primero en detectar más de 500 fuentes en este rango de energía.(Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration)

Usando los datos del Telescopio Espacial Fermi de rayos Gamma de la NASA, unos astrónomos han realizado la medición más precisa hasta ahora de la luz de las estrellas en el universo, y la han utilizado para determinar la cantidad total de luz de todas las estrellas que alguna vez brillaron, y la abundancia de éstas en el universo.

La luz de las bandas visible y ultravioleta emitida por las estrellas sigue viajando por todo el universo, incluso después de que dejen de brillar, y este flujo crea un campo de radiación fósil que los astrónomos pueden explorar usando los rayos gamma de fuentes distantes.

Los rayos gamma son la forma más energética de la luz. Desde el lanzamiento del Fermi en 2008, su telescopio LAT observa todo el cielo en rayos gamma de alta energía cada tres horas, creando el mapa más detallado que existe del universo a estas energías.

Fermi mide la cantidad de absorción de rayos gamma en el espectro blazar producido por la luz estelar ultravioleta y visible en tres épocas diferentes de la historia del universo. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center)

La suma total de la luz de las estrellas en el cosmos es conocida por los astrónomos como la luz del fondo extragaláctico (EBL). Para los rayos gamma, la EBL funciona como una especie de niebla cósmica.

El equipo de Marco Ajello, del Instituto Kavli para la Cosmología y la Astrofísica de Partículas en la Universidad de Stanford en California y el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California en Berkeley, investigó la EBL mediante el estudio de los rayos gamma de 150 blazares. Un blazar es, a grandes rasgos, un núcleo galáctico activo (por tener un agujero negro masivo tragando materia en su centro), visto desde uno de sus polos y que muestra variaciones rápidas en su potencia de salida de radiación en intervalos cortos de tiempo. A medida que la materia cae hacia el agujero negro supermasivo de la galaxia, parte de ella es catapultada hacia el exterior a casi la velocidad de la luz, en forma de chorros apuntando en direcciones opuestas. Cuando uno de los chorros se dirige en dirección a la Tierra, la galaxia aparece especialmente brillante y se la clasifica como un blazar.

En esta ilustración se coloca las mediciones de Fermi en perspectiva con otras características bien conocidas de la historia cósmica. La formación estelar alcanzó su punto máximo cuando el universo tenía unos 3 mil millones de años y ha ido declinando desde entonces. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center)

Los rayos gamma producidos en los chorros del blazar viajan a través de miles de millones de años-luz hasta la Tierra. Durante su viaje, los rayos gamma atraviesan una creciente niebla de luz visible y ultravioleta emitida por las estrellas que se formaron a lo largo de la historia del universo.

Ocasionalmente, un rayo gamma choca con esa luz estelar y se transforma en un par de partículas: un electrón y su homólogo de antimateria, un positrón. Una vez que esto ocurre, ese rayo gamma se pierde, y el haz se debilita un poco. El proceso amortigua la señal de rayos gamma de un modo bastante similar a cómo una niebla atenúa la luz de un faro distante.

Estudiando los blazares cercanos, los científicos han determinado qué cantidad de rayos gamma debería ser emitida en diferentes energías. Los blazares más distantes muestran menos rayos gamma a energías más altas, especialmente por encima de los 25 GeV, como consecuencia de la absorción por la niebla cósmica.

Los blazares más alejados pierden casi todos sus rayos gamma de alta energía.

Teniendo en cuenta esto y otros factores, al equipo de investigación le ha sido posible estimar que la densidad estelar promedio en el cosmos equivale a una distancia promedio entre estrellas de unos 4.150 años-luz. Es una distancia mucho mayor que la típica dentro de una galaxia, pero hay que tener en cuenta que la estimación se refiere al universo entero; hay mucho espacio sin estrellas en el vacío intergaláctico.

Información adicional

Fuentes . http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/cosmic-fog.html