La nave New Horizons resuelve el enigma sobre la oscuridad del universo

Aprovechando su gran distancia del Sol, la misión New Horizons de la NASA ha realizado las mediciones más precisas y directas jamás realizadas de la cantidad total de luz que genera el universo.

Más de 18 años después del lanzamiento y nueve años después de su histórica exploración de Plutón, New Horizons se encuentra a más de 7.300 millones de kilómetros de la Tierra, en una región del sistema solar lo suficientemente alejada del sol como para ofrecer los cielos más oscuros disponibles para cualquier telescopio existente, y para proporcionar un punto de observación único desde el cual medir el brillo general del universo distante.

"Si levantas tu mano en el espacio profundo, ¿Cuánta luz arroja el universo sobre ella?", pregunta Marc Postman, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore y autor principal de un nuevo artículo que detalla la investigación, que se publicó en The Astrophysical Journal.

"Tenemos una idea bastante precisa de lo oscuro que es realmente el espacio"

"Ahora tenemos una idea bastante precisa de lo oscuro que es realmente el espacio. Los resultados muestran que la gran mayoría de la luz visible que recibimos del universo se generó en galaxias. Y lo que es más importante, también descubrimos que no hay evidencia de niveles significativos de luz producida por fuentes que los astrónomos no conocen en la actualidad".

Los hallazgos resuelven un enigma que ha desconcertado a los científicos desde los años 60, cuando los astrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron que el espacio está invadido por una fuerte radiación de microondas, que se había predicho que era un remanente de la creación del propio universo.

Este resultado les valió el Premio Nobel. Posteriormente, los astrónomos también encontraron evidencia de fondos de rayos X, rayos gamma y radiación infrarroja que también llenan el cielo.

La detección del fondo de luz "ordinaria" (o visible), más formalmente llamado fondo óptico cósmico o COB, proporcionó una manera de sumar toda la luz generada por las galaxias a lo largo de la vida del universo antes de que el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA pudieran ver las débiles galaxias de fondo directamente.

En la era de los telescopios Hubble y James Webb, los astrónomos miden el COB para detectar luz que podría provenir de fuentes distintas a estas galaxias conocidas. Pero medir la emisión total de luz del universo es extremadamente difícil desde la Tierra o cualquier lugar del sistema solar interior.

"La gente ha intentado una y otra vez medirla directamente, pero en nuestra parte del sistema solar, hay demasiada luz solar y polvo interplanetario reflejado que dispersa la luz en una niebla difusa que oscurece la débil luz del universo distante", dijo Tod Lauer, coinvestigador de New Horizons, astrónomo del NOIRLab y coautor del nuevo artículo. "Todos los intentos de medir la fuerza de la COB desde el sistema solar interior sufren de grandes incertidumbres".

Recorrido miles de millones de kilómetros

La sonda New Horizons, que ha recorrido miles de millones de kilómetros más allá de los planetas, se encuentra ahora en las profundidades del Cinturón de Kuiper y se dirige hacia el espacio interestelar. A finales del verano pasado, desde una distancia 57 veces mayor del Sol que la de la Tierra, la sonda New Horizons escaneó el universo con su cámara de reconocimiento de largo alcance (LORRI), recopilando dos docenas de campos de imágenes independientes.

El propio LORRI estaba protegido intencionadamente del Sol por el cuerpo principal de la nave espacial (evitando que incluso la luz solar más tenue entrara directamente en la sensible cámara) y los campos de imágenes se colocaron lejos del disco brillante y del núcleo de la Vía Láctea y de las estrellas brillantes cercanas.

Los observadores de la sonda New Horizons utilizaron otros datos, tomados en el infrarrojo lejano por la misión Planck de la Agencia Espacial Europea, de campos con una gama de densidad de polvo para calibrar el nivel de esas emisiones de infrarrojo lejano al nivel de la luz visible ordinaria.

Esto les permitió predecir y corregir con precisión la presencia de luz de la Vía Láctea dispersa por el polvo en las imágenes del COB, una técnica que no estaba disponible para ellos durante una prueba de observación del COB en 2021 con New Horizons en la que subestimaron la cantidad de luz dispersa por el polvo y sobreestimaron el exceso de luz del propio universo.

Pero esta vez, después de tener en cuenta todas las fuentes de luz conocidas, como las estrellas de fondo y la luz dispersada por delgadas nubes de polvo dentro de la galaxia de la Vía Láctea, los investigadores descubrieron que el nivel restante de luz visible era totalmente coherente con la intensidad de la luz generada por todas las galaxias durante los últimos 12.600 millones de años.

"La interpretación más simple es que el COB se debe completamente a las galaxias", dijo Lauer. "Si miramos más allá de las galaxias, encontramos oscuridad allí y nada más".

"Este trabajo recién publicado es una importante contribución a la cosmología fundamental, y realmente algo que sólo podría hacerse con una nave espacial tan lejana como New Horizons", dijo el investigador principal de New Horizons, Alan Stern, del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado.

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