El cartografiado J-PAS deja su primer hallazgo: una nebulosa masiva

La investigación, publicada en Astronomy and Astrophysics Letters, informa de una nueva nebulosa superbrillante que, potencialmente, podría ser la más grande detectada de este tipo. Es el primer artículo que ve la luz que está elaborado a partir del cartografiado J-PAS, registrado con la cámara JPCam. Con este artículo, se alcanzan las 100 publicaciones que parten de datos obtenidos con los telescopios JAST80 y JST250 del Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ).

Se llama RaJav, sus descubridores del Centro de Física del Cosmos de Aragón (Cefca) la han bautizado así y, por ahora, se sabe que está situada a unos 11.000 millones de años luz. Es una nebulosa masiva (Enormous Lyman-Alpha Nebulae, ELANe) y muy rara, de hecho, solo se conocen otras seis nebulosas como ella. Las mediciones que aportan algunos de los 56 fifltros que emplea JPCam, la cámara del telescopio JST250, son las que han permitido demostrar la asociación de esta nebulosa con dos cuásares, ha informado el Cefca en una nota de prensa.

El señuelo para su descubrimiento ha sido otro hallazgo: el cuásar denominado como JPAS-9600-10844 que se detectó usando los primeros datos disponibles del cartografiado J-PAS. Los cuásares son los núcleos brillantes de galaxias lejanas y están alimentados por agujeros negros supermasivos. Esta investigación revela cómo interactuaban las galaxias con su entorno en el Universo temprano.

La nebulosa RaJav actúa como puente que conecta este cuásar con otro más débil, también descubierto gracias a J-PAS. Las nebulosas Lyman Alfa son gigantescas nubes de gas (hidrógeno) que se encuentran alrededor de galaxias jóvenes que están a miles de millones de años luz. Los datos de J-PAS confirman la peculiaridad de esta nebulosa: tremendamente brillante para su extensión. RaJav tendría aproximadamente 4 veces el tamaño del disco de la Vía Láctea.

Apenas se conocen otras seis nebulosas masivas a esta profundidad. El estudio, liderado por la investigadora del Cefca Rahna Payyasseri Thanduparackal, toma como referencia la nebulosa superbrillante Fabulous y compara sus dimensiones con las de RaJav. Dada la excepcional luminosidad de RaJav, podría tratarse de la nebulosa de estas características más grande descubierta hasta el momento. Serán necesarias nuevas observaciones más profundas todavía para corroborar la extensión total de RaJav.

Los primeros datos de un mapa de 8.000 grados cuadrados

La detección de las nebulosas Lyman Alfa, situadas en el Universo lejano, es difícil debido a que su luz es débil y dispersa. Estas nebulosas se han detectado, hasta ahora, mediante la preselección de campos de visión muy limitados, es decir, con telescopios muy grandes. Esto permite pensar también que el inventario de este tipo de nebulosas es incompleto y sesgado.

Al mismo tiempo, señala la utilidad de J-PAS. Con sus primeros datos, se han podido detectar estas nebulosas gigantes. Este cartografiado, que se lleva a cabo desde el OAJ, es un muestreo completo de todo el cielo visible desde Javalambre, que va a permitir una mirada profunda y más completa del Universo al observar cada punto del cielo con 56 filtros distintos. Este mapa de 8.000 grados cuadrados permitirá una observación sistemática, por ejemplo, de estas nebulosas y comprender su papel en la formación de las galaxias.

Las nebulosas ELANe se encuentran a menudo en las intersecciones de filamentos que marcan los nodos de la red cósmica (la gran superestructura del Universo). Su tamaño, rareza y asociación con entornos densos las convierten en potentes herramientas para estudiar la formación de galaxias, la acreción de gas y para sondear la estructura a gran escala del Universo primitivo.

¿Qué es la emisión Lyman-Alpha o Lyman-α?

La emisión Lyman-alfa es un tipo especial de luz producida por el hidrógeno, el elemento más abundante del Universo. Se genera cuando un electrón dentro de un átomo de hidrógeno desciende desde un nivel de energía superior hasta su nivel más bajo, liberando un fotón de luz ultravioleta conocido como Lyman-alfa.

Los astrofísicos no pueden ver directamente esta luz, ya que pertenece al rango ultravioleta, pero los telescopios diseñados para detectarla pueden registrarla incluso a miles de millones de años luz de distancia. A medida que el Universo se expande, esta luz ultravioleta se estira hacia longitudes de onda más largas y rojas, un fenómeno conocido como desplazamiento al rojo (redshift). Gracias a ello, J-PAS puede detectar esta emisión en el rango óptico, aunque fue emitida hace más de 10.500 millones de años.

Cuando se observa una emisión Lyman-alfa en el espacio, normalmente indica la presencia de grandes cantidades de gas de hidrógeno excitado, a menudo alrededor de galaxias jóvenes, cuásares o regiones de formación estelar en el Universo primitivo.

Esta investigación cuenta con financiación a través del Convenio de Colaboración con el Gobierno de Aragón para la ejecución de líneas de actuación de I+D+i correspondientes al Programa de Astrofísica y Física de Altas Energías en el Marco de los Planes Complementarios previstos en el Plan de Recuperación, Transformación y Resilencia (PRTR), Fondos Next Generation EU. Forma parte también del Grupo de Investigación de Aragón reconocido (E16_23R).

Para el desarrollo de la investigación se ha apoyado en dos Proyectos de Investigación y Desarrollo (PID): Spatially resolved structure of galaxies (PID2021-124918NA-C43) y Ecosystems: mass- and environmental-driven evolution (PID2021-124918NB-C44) financiados ambos por el Ministerio de Ciencia Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Innovación (MCIN/EI/10. 13039/501100011033/ FEDER, UE). Se ha apoyado además en la subvención CNS2023-14539 (financiado por MCIN/EI/10. 13039/501100011033 y por la UE Next Generation EU/PRTR).