Académico participa en primera detección de hidrógeno atómico extragaláctico mediante el radiotelescopio FAST

En el Universo, aproximadamente el 73% de la materia proviene de la energía oscura, alrededor del 23% de materia oscura y solamente cerca del 4 % sería materia bariónica, que es la materia de lo que están compuestos átomos, moléculas, estrellas, planetas, y seres vivos, entre muchos otros. La fracción de hidrógeno de la materia bariónica del Universo, corresponde a aproximadamente el 74%, lo que significa que en el Universo es posible encontrar grandes cantidades de hidrógeno, por todos lados. Sin embargo, su detección no es simple, ya que generalmente se encuentra distribuido de forma muy difusa, por tanto, se requiere de instrumentos muy sensibles y de grandes antenas de radio frecuencias.

Un avance en esta materia fue la que realizó un equipo internacional de investigadores, integrado por astrónomos chinos y chilenos y liderados por el Dr. Cheng Cheng, investigador del Centro de Astronomía de Sudamérica de la Academia China de Ciencias (CASSACA), y con la participación del académico del Departamento de Ingeniería Civil de la UCSC, Dr. Gustavo Orellana.

El estudio se realizó con el uso del telescopio Chino “Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope” (FAST), instrumento que consiste de una antena de 500 metros de diámetro, siendo actualmente la radio antena más grande del mundo, con el que los investigadores lograron detectar hidrógeno atómico en galaxias cercanas.

Este trabajo, publicado en la revista francesa “Astronomy and Astrophysics” bajo el título “The atomic gas of star-forming galaxies at z∼0.05 as revealed by the Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope”, consistió en un estudio piloto para ver la eficiencia de FAST para detectar el hidrógeno atómico extragaláctico. Con estos resultados favorables, los investigadores podrán efectuar estudios a mayor escala, utilizado galaxias más lejanas y muestras más grandes.

“En otras palabras, este es el primer estudio de una serie que tenemos planeada, lo que nos permitirá poder extender los conocimientos que a la actualidad tenemos sobre el tema”, explicó el académico de la UCSC y Doctor en Ciencias Físicas, quien afirmó que “si bien la detección de hidrógeno atómico en galaxias cercanas, no es algo nuevo, ya que por ejemplo la radio antena de Arecibo (con 305 metros de diámetro) han logrado hacer mediciones en cientos de galaxias cercanas, nosotros, por primera vez logramos hacerlo en galaxias mucho menos brillantes y con una medición más sensible que la obtenidas anteriormente. De esta forma demostramos que el telescopio FAST puede ser utilizado para hacer futuros estudios extragalácticos”, explicó el académico de la UCSC y Doctor en Ciencias Físicas.

El líder del proyecto, Dr. Cheng, destacó los resultados, y expresó que “logramos tener algunos avances tales como la estimación de masa (de hidrógeno) en las galaxias, a diferentes distancias desde el centro de la galaxia. Esto nos permite entender cómo es la distribución de materia bariónica (la materia común y corriente) y de la materia oscura en las galaxias”.

Hidrógeno atómico

Según explicó el Dr. Orellana, el hidrógeno atómico está compuesto por un protón y un electrón, mientras que el hidrógeno molecular, lo está de dos átomos de hidrógeno. Por lo tanto, el hidrógeno atómico consiste en la materia prima para formar hidrógeno molecular, el que, a su vez, es el componente principal para que las galaxias puedan formar estrellas.

“El hidrógeno atómico lo podemos encontrar a lo largo de toda la galaxia (hablando en términos generales) y su emisión se extiende hacia distancias (desde el centro de la galaxia) mucho más lejanas que en las que encontramos estrellas. Esto significa que, si podemos medir con precisión los lugares donde se encuentra el gas y también cómo este se está moviendo, entonces podemos comprender un poco mejor cómo es la relación entre la materia bariónica y el halo de materia oscura que rodea a todas las galaxias, materia que es dominante, pero de la cual no sabemos ni siquiera de qué está compuesta”, afirmó el investigador.

La imagen superior (de Rense Boomsma & Tom Oosterloo) corresponde a la galaxia NGC 6946. Mientras que a la izquierda se observa la emisión de las estrellas, a la derecha se observa la emisión del hidrógeno atómico. Ambas imágenes están a la misma escala, por lo tanto, es posible comparar el tamaño de la galaxia al observar estas dos componentes.