Una serie de líneas de absorción en los espectros de cuásares causadas por gas de hidrógeno neutro interpuesto.El bosque de Lyman-alfa es un denso conjunto de líneas de absorción que aparece en los espectros de cuásares lejanos. Cuando la luz de un cuásar atraviesa nubes de gas de hidrógeno neutro dispersas por el universo, cada nube absorbe una longitud de onda específica de la luz: la transición de Lyman-alfa del hidrógeno. Debido a la expansión del universo, la absorción de cada nube se corre al rojo en una cantidad diferente según su distancia, creando un 'bosque' de líneas en lugar de una sola. Este patrón es una sonda poderosa de la estructura a gran escala del cosmos, revelando dónde se distribuye el gas a lo largo de la línea de visión.
El bosque de Lyman-alfa fue identificado por primera vez en espectros de cuásares a principios de la década de 1970, y el término fue acuñado por el astrónomo Roger Lynds en 1971. Pronto se reconoció como una herramienta cosmológica poderosa, y su interpretación como un trazador del gas intergaláctico se consolidó mediante observaciones y simulaciones en la década de 1990.
El hidrógeno neutro absorbe luz a una longitud de onda de reposo de 121.6 nanómetros (la línea de Lyman-alfa). A medida que la luz del cuásar viaja hacia nosotros, se encuentra con nubes de este gas a diversas distancias. La expansión del universo estira la luz, por lo que la absorción de una nube más cercana aparece a una longitud de onda más corta que la de una más distante. El resultado es una serie de caídas de absorción a diferentes longitudes de onda, cada una marcando una nube distinta. Al analizar la densidad y distribución de estas líneas, los astrónomos pueden mapear la distribución del hidrógeno neutro e inferir la estructura subyacente de la materia oscura, ya que el gas sigue la atracción gravitatoria de la materia oscura.
El bosque de Lyman-alfa se utiliza para restringir parámetros cosmológicos, como la densidad de materia y la amplitud de las fluctuaciones de densidad, y para estudiar la época de reionización y la distribución de la materia oscura.
El bosque de Lyman-alfa es tan sensible a la presencia de hidrógeno neutro que puede detectar nubes de gas con densidades tan bajas como unos pocos átomos por metro cúbico, mucho más enrarecidas que el mejor vacío jamás creado en la Tierra.
