revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

El Moby Dick de...

El otro extremo del universo

En 1995 estaba en la Universidad de Cantabria haciendo mi tesis con Xavier Barcons sobre espectros Lyman alfa de cuásares a “alto” corrimiento al rojo (este efecto, también conocido como redshift y denotado z, es el desplazamiento hacia el rojo de la luz debido al distanciamiento progresivo que produce la expansión del universo). Por entonces “alto redshift” quería decir z~2.5: las galaxias normales más lejanas conocidas estaban a z~1-2, los cuásares más lejanos a z~4, y había noticias de algún objeto monstruoso incluso a z~5. Aquel verano visité la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY Stony Brook), para trabajar con Ken Lanzetta y su grupo estudiando el agrupamiento de absorbentes Lyman alfa con datos (¡de segunda mano!) del telescopio Keck, en aquel momento una auténtica revolución observacional.
En septiembre volví a Santander, con un artículo bajo el brazo y sin tener ni idea de que retornaría a SUNY muy pronto, porque el director del Space Telescope Science Institute había decidido observar una pequeñísima zona del cielo durante diez días consecutivos con el Telescopio Espacial Hubble. Las observaciones se realizaron en diciembre y la imagen (conocida como Hubble Deep Field o HDF) se hizo pública en enero de 1996.
Inmediatamente recibí una llamada de teléfono de Ken, excitado incluso más allá de lo que en él era el estado normal... “¡Alberto, ¿has visto la imagen del HDF?! Veo galaxias a redshift seis... están ahí... tenemos que analizarlas... todas las técnicas que tenemos para el análisis del bosque Lyman alfa se pueden aplicar... ¿puedes volar a Nueva York esta misma semana?!”.
Tras rápidas consultas con Xavier ("¡hombre, si te lo crees y te pagan el viaje, pues adelante!") y la compra del chaquetón de invierno más gordo que nunca había usado, salí para allá, reconozco que con ciertas dudas.
Dudas que se desvanecieron tras pasar cinco minutos con Ken delante de un ordenador y ver que, en efecto, en las imágenes del HDF se veían galaxias que tenían que estar a z~6. Las imágenes habían sido tomadas a través de cuatro filtros de longitudes de onda de 3000, 4500, 6060 y 8140 angstroms (Å), y algunos objetos se veían solo en la última y más roja de ellas. Trabajos recientes habían mostrado que la absorción por parte del hidrógeno neutro intergaláctico de la radiación por debajo de Lyman alfa (1216 Å) era muy eficiente, y que esas “marcas” podían emplearse para seleccionar galaxias en rangos de redshift definidos.

Además, en la zona conocida como “bosque Lyman alfa” (entre 912 y 1216 Å) el efecto de la absorción crece con el redshift (debido a la mayor densidad de absorbentes en el universo temprano), hasta ser prácticamente completa para valores de redshift cercanos a cinco o mayores. Como el filtro más rojo de los cuatro observados por HST detectaba luz por encima de 7000 Å, (la longitud de Lyman alfa corrida hasta z~5), las galaxias que solo se veían en él debían estar a un redshift aún más alto. Igualmente, las galaxias que se veían en los dos últimos filtros debían estar a más de z~4... era un rango de observación completamente nuevo para todos, estábamos de verdad asomándonos al otro extremo del universo.
Recuerdo con cierta envidia que nos costó solo un día poner a punto las herramientas necesarias para formalizar estas ideas. Inmediatamente confirmamos que, en efecto, solo se podían reproducir los colores observados si las galaxias se encontraban al redshift que Ken había medido “a ojo”. El resto del trabajo, durante varias semanas, consistió en refinar la fotometría y los modelos, y comprobar una y otra vez los resultados.
El trabajo fue publicado en junio1. Al poco tiempo llegaron las primeras confirmaciones espectroscópicas para algunos objetos. Recuerdo que en una charla Ray Weymann presentó el espectro de una galaxia a z=5.60 tomado con Keck y comentó: “la verdad es que la calidad del espectro es pésima, y solo se adivina una línea de emisión... decir que este espectro confirma los datos fotométricos es un poco engañoso, más bien es la fotometría la que en realidad confirma el espectro”.
Poco después publicamos el catálogo completo incluyendo datos del infrarrojo cercano y un análisis fotométrico mucho más detallado2. Desde entonces estas técnicas han sido globalmente aceptadas y perfeccionadas3 y hoy forman parte de prácticamente cualquier gran proyecto cosmológico.
Durante los siguientes años he seguido intentando alejarme de la Tierra... en 2005, en colaboración con Mistici, un gran grupo de expertos en explosiones de rayos gamma, o GRBs, detectamos y analizamos GRB050904, “la explosión cósmica más antigua después del Big Bang”, que tuvo lugar a z=6.3, y solo fue observado a través de métodos fotométricos4. Más recientemente, en 2009, detectamos GRB090423, una explosión para la que incluso conseguimos un espectro infrarrojo con el Telescopio Galileo, que confirmó el resultado fotométrico: redshift z~8.25. No será fácil llegar aún más lejos, pero no pierdo la esperanza.
Aunque recuerdo que, en el origen, todo empezó con la llamada telefónica de un colega que, en ocasiones, veía galaxias a redshift seis...
 

Alberto Fernández Soto
Alberto Fernández Soto (IFCA-CSIC)

Astrónomo asturiano, licenciado y doctorado en la Universidad de Cantabria. Tras trabajar en Estados Unidos, Italia, Australia y Valencia, ahora es Científico Titular del CSIC en el IFCA (CSIC-UC).