Incluso cuando elimina las estrellas brillantes, el polvo resplandeciente y otros puntos de luz cercanos del cielo oscuro como la tinta, queda un brillo de fondo. Este resplandor proviene del mar cósmico de galaxias distantes, las primeras estrellas en llamas, el gas distante que se fusiona y, al parecer, algo más en la mezcla que elude a los investigadores.

Los astrónomos estimaron la cantidad de luz visible que penetra en el cosmos al entrenar a la nave espacial New Horizons, que sobrevoló Plutón en 2015, a un punto en el cielo en su mayoría desprovisto de estrellas y galaxias cercanas (Número de serie: 15/12/15). Esta estimación debería ser coherente con las mediciones de la cantidad total de luz emitida por las galaxias en la historia del universo. Pero no es así, informan los investigadores en la edición del 1 de marzo Cartas de revistas astrofísicas.

«Resulta que las galaxias que conocemos pueden constituir aproximadamente la mitad del plano visible», dice Tod Lauer, astrónomo del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias en Tucson, Arizona.

Durante décadas, los astrónomos han medido la luz de fondo extragaláctica en varias longitudes de onda, desde ondas de radio hasta rayos gamma (NS: 23/08/13; Número de serie: 29/11/18). Esto proporciona un recuento del universo y da a los investigadores pistas sobre los procesos que emiten este tipo de luz.

Pero la luz de fondo visible, llamada fondo óptico cósmico o COB, es difícil de medir desde el sistema solar interior. Aquí mucho polvo interplanetario dispersa la luz del sol y elimina la COB mucho más tenue. Sin embargo, la nave espacial visitante de Plutón, New Horizons, está lo suficientemente lejos del Sol como para que la luz solar dispersa no inunde las imágenes de la nave espacial.

Foto de una columna de luz sobre la luz del sol en el horizonte, tomada en el Observatorio La Silla en Chile
La luz del sol dispersada por el polvo cerca de la Tierra hace una buena foto (vista aquí como un pilar de luz del Observatorio La Silla en Chile), pero dificulta la observación del tenue fondo cósmico.Y. Beletsky/ESO

Entonces, en septiembre de 2021, Lauer y sus colegas apuntaron la cámara LORRI de la nave espacial a un trozo de cielo y tomaron una serie de imágenes. Eliminaron digitalmente todas las fuentes de luz conocidas: estrellas individuales, galaxias cercanas, incluso el calor de la fuente de energía nuclear de la nave espacial (Número de serie: 18/02/16) – y midió lo que quedaba para estimar el COB.

Luego utilizaron grandes archivos de observaciones de galaxias, como los del Telescopio Espacial Hubble, para calcular la luz emitida por todas las galaxias del universo. El COB medido es aproximadamente el doble de brillante que este cálculo.

Si bien el grupo de Lauer encontró previamente una discrepancia, esta nueva medición muestra una diferencia mayor y con menos incertidumbre. “Claramente hay una anomalía. Ahora tenemos que tratar de entenderlo y explicarlo», dice el coautor Marc Postman, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland.

Hay varias razones astronómicas que podrían explicar la discrepancia. Tal vez, dice Postman, las estrellas rebeldes liberadas de las galaxias permanecen en el espacio intergaláctico. O tal vez, dice, hay «una población muy débil de galaxias muy compactas justo por debajo de los límites de detección del Hubble». Si este último es el caso, los astrónomos deberían saberlo en los próximos años porque el telescopio espacial James Webb lanzado recientemente por la NASA verá estas galaxias aún más débiles (Número de serie: 6/10/21).

Otra posibilidad es que los investigadores se hayan perdido algo en su análisis. “Me alegro de que se haya hecho; es una medida absolutamente necesaria», dice el astrofísico Michael Zemcov del Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York, que no participó en este estudio. Tal vez les falte algo de brillo adicional de la nave espacial New Horizons y su instrumento LORRI, o les haya faltado algo de luz de primer plano adicional. «Creo que hay una conversación sobre los detalles».

La luz que se refleja en el polvo de la Vía Láctea, por ejemplo, es «una bestia muy sutil», dice Zemcov, «y nuestras incertidumbres probablemente finalmente serán dominadas por ella, simplemente porque no se entiende muy bien». Los próximos años, como el experimento CIBER-2 y la misión espacial SPHEREx, podrían ayudar a los astrónomos a comprender esta molesta luz dispersada por el polvo, dice Zemcov.

Además, él y su miembro del grupo de investigación, la astrofísica Teresa Symons, están analizando detenidamente cientos de imágenes antiguas de cielo oscuro de LORRI y realizando su propio análisis. Mientras tanto, Lauer y sus colegas usarán LORRI para tomar más imágenes de otras partes del cielo para aumentar su confianza en la medición de la luz de fondo y comprender mejor la interferencia de la propia nave espacial.

«Está sucediendo algo que no esperábamos», dice Zemcov, «y ahí es donde entra la parte divertida de la ciencia».

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