Observaciones llevadas a cabo con el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)
muestran que los estallidos de formación estelar más potentes del
cosmos tuvieron lugar mucho antes de lo que se pensaba. Los resultados
se han publicado en un conjunto de artículos que aparecen en la revista Nature el 14 de marzo de 2013, y en la revista Astrophysical Journal.
La investigación es el ejemplo más reciente de los descubrimientos
realizados por el nuevo observatorio internacional ALMA, que hoy celebra
su inauguración.
Se
cree que los estallidos de formación estelar más intensos tuvieron lugar
en el universo temprano en galaxias masivas y brillantes. Estas
galaxias con estallidos de formación estelar convierten vastas reservas
de gas y polvo cósmicos en nuevas estrellas a un ritmo frenético —
muchos cientos de veces más rápido que en imponentes galaxias espirales
como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Si miramos hacia el espacio
lejano, a galaxias tan distantes que su luz ha tardado muchos miles de
millones de años en llegar hasta nosotros, los astrónomos pueden
observar ese periodo activo de la juventud del Universo.
Galaxias vistas por ALMA Crédito: ESO
“Cuanto más lejos está la galaxia, más atrás miramos en el tiempo, por lo que, midiendo sus distancias podemos componer una cronología de cuán vigoroso era el Universo generando nuevas estrellas en las diferentes etapas de sus 13 700 millones de historia”, afirma Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), quien ha liderado el equipo y es el autor principal del artículo de la revista Nature.
El equipo internacional de investigadores
descubrió primero estas distantes y enigmáticas galaxias con estallidos
de formación estelar con el telescopio de diez metros SPT (South Pole Telescope)
de la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos y,
posteriormente, utilizó ALMA para obtener una visión más cercana y
explorar el “baby boom” estelar en el universo joven. Se sorprendieron
al encontrar que muchas de estas galaxias polvorientas con formación
estelar están aún más lejos de lo esperado. Esto significa que, en
proporción, los estallidos de formación estelar tuvieron lugar hace unos
doce mil millones de años, cuando el universo tenía menos de dos mil
millones de años — todo mil millones de años antes de lo que se pensaba.
Dos
de estas galaxias son las más lejanas de su tipo jamás descubiertas —
tan lejanas que su luz comenzó su viaje cuando el universo solo tenía
mil millones de años. Es más, entre los récords que se han batido, se
halla el hecho de que se han encontrado moléculas de agua, siendo las
observaciones de agua en el cosmos más distantes jamás publicadas hasta
el momento.
El
equipo utilizó la sensibilidad sin igual de ALMA para captar la luz de
26 de esas galaxias en longitudes de onda de alrededor de tres
milímetros. La luz en determinadas longitudes de onda se produce por las
moléculas de gas de estas galaxias, y las longitudes de onda se
desplazan debido a la expansión del universo a lo largo de los miles de
millones de años que tarda la luz en llegar a nosotros. Midiendo el
desplazamiento de la longitud de onda, los astrónomos pueden calcular el
tiempo que ha tardado la luz en llegar y situar cada galaxia en el
punto correcto de la historia del cosmos.
“La
sensibilidad de ALMA y el amplio rango de longitudes de onda nos
permiten hacer medidas en pocos minutos por cada galaxia — unas cien
veces más rápido que antes”, afirma Axel Weiss (Instituto Max-Planck de
Radioastronomía, Bonn, Alemania), quien lideró el trabajo para medir las
distancias a las galaxias. “Antes, una medida de este tipo habría sido
un trabajo laborioso de combinación de datos de dos tipos de
telescopios, uno del rango visible-infrarrojo y otro de ondas de radio”
En
la mayoría de los casos, las observaciones de ALMA por sí solas pueden
precisar las distancias, pero para unas pocas galaxias el equipo combinó
los datos de ALMA con medidas de otros telescopios, incluyendo APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y el VLT (Very Large Telescope) de ESO.
Los
astrónomos utilizaban solo una parte del conjunto de antenas, 16 de las
66 totales, ya que el observatorio estaba aún en construcción, a una
altitud de 5000 metros en el remoto Llano de Chajnantor, en los Andes
chilenos. Una vez completado, ALMA es aún más sensible, y podrá detectar
galaxias incluso más débiles. Por ahora, los astrónomos localizaron las
más brillantes. También tuvieron ayuda de la naturaleza: pudieron
utilizar el fenómeno de lentes gravitatorias, un efecto predicho por la
teoría de la relatividad general de Einstein en el que la luz de una
galaxia distante se distorsiona por la influencia gravitatoria de una
galaxia de fondo cercana, que actúa como una lente y hace que la fuente
distante aparezca más brillante.
Para
comprender con precisión hasta qué punto esta lente gravitatoria había
aumentado el brillo de las galaxias, el equipo tomó imágenes más
precisas de las mismas utilizando ALMA en longitudes de onda de unos 0,9
milímetros.
“Estas
hermosas imágenes de ALMA muestran las galaxias de fondo torcidas en
múltiples arcos de luz conocidos como anillos de Einstein, rodeando a
las galaxias que están delante”, dice Yashar Hezaveh (Universidad
McGill, Montreal, Canadá), quien lideró el estudio de las lentes
gravitatorias. “Estamos utilizando la ingente cantidad de materia oscura
que rodea a las galaxias que están a mitad de camino en el universo
como telescopios cósmicos para hacer que las galaxias aún más alejadas
parezcan más grandes y más brillantes”
El
análisis de la distorsión revela que algunas de las galaxias con
formación estelar brillan tanto como 40 billones de Soles, y la lente
gravitatoria las ha aumentado más de 22 veces.
“Solo
unas pocas galaxias de las observadas con este efecto de lente
gravitatoria habían sido detectadas antes en esas longitudes de onda
submilimétricas, pero ahora SPT y ALMA han descubierto docenas de
ellas”, declaró Carlos De Breuck (ESO), miembro del equipo. “Este tipo
de ciencia ya había sido hecha anteriormente sobre todo en longitudes de
onda del rango visible con el telescopio espacial Hubble, pero nuestros
resultados demuestran que ALMA es un nuevo y potente jugador en este
campo”
“Este
es un gran ejemplo de colaboración de astrónomos de todo el mundo,
trabajando juntos para hacer un impresionante descubrimiento con una
instalación de ´última tecnología”, afirmó el miembro del equipo Daniel
Marrone (Universidad de Arizona, EE.UU.). “Esto es solo el principio de
ALMA y del estudio de estas galaxias con estallidos de formación
estelar. Nuestro siguiente paso es estudiar estos objetos en detalle y
hacernos una idea más exacta de cómo y por qué se forman estrellas a
esos ritmos de producción tan increíbles”
Fuente: Ciencia Kanija - ESO
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