Nota de prensa

Una galaxia envejecida en un joven universo

ALMA y VLT estudian una galaxia inesperadamente evolucionada y polvorienta

2 de Marzo de 2015

Una de las galaxias más lejanas jamás observadas proporciona a los astrónomos la primera detección de polvo en un remoto sistema de formación estelar de este tipo, una prometedora evidencia para explicar la rápida evolución de las galaxias después del Big Bang. Para recoger el débil resplandor del polvo frío en la galaxia A1689-zD1, las nuevas observaciones han utilizado el conjunto ALMA; para medir su distancia lo han hecho con el Very Large Telescope de ESO.

Un equipo de astrónomos, liderado por Darach Watson, de la Universidad de Copenhague, ha utilizado el instrumento X-shooter, instalado en el Very Large Telescope, junto con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), para observar una de las galaxias más remota y más joven jamás encontrada. Se sorprendieron al descubrir un sistema mucho más evolucionado de lo esperado, ya que tenía una fracción de polvo similar a una galaxia como la Vía Láctea, mucho más evolucionada. Este polvo es vital para la vida, ya que ayuda en la formación de planetas, moléculas complejas y estrellas normales.

El objeto se llama A1689-zD1 [1]. Podemos verlo gracias a que una lente gravitatoria (en forma de espectacular cúmulo de galaxias - Abell 1689 – que se encuentra entre la joven galaxia y la Tierra) amplifica su brillo más de nueve veces. Sin este fenómeno gravitacional, el resplandor de esta lejana galaxia habría sido demasiado débil para detectarlo.

Estamos viendo a A1689-zD1 cuando el universo tenía sólo unos 700 millones de años (el cinco por ciento de su edad actual [2]). Es un sistema relativamente modesto, mucho menos masivo y luminoso que muchos otros objetos que se han estudiado antes en esta etapa del universo temprano y, por lo tanto, un ejemplo más típico de una galaxia en aquel momento.

A1689-zD1 está siendo observada tal y como era durante el período de reionización, cuando las primeras estrellas trajeron consigo un amanecer cósmico, iluminando por primera vez un inmenso y transparente universo y acabando con el prolongado estancamiento de las épocas oscuras. Los observadores esperaban ver un sistema con apariencia de haberse formado recientemente, pero la galaxia les sorprendió por su rica complejidad química y por su abundancia de polvo interestelar.

"Tras confirmar la distancia de la galaxia utilizando el VLT”, afirma Darach Watson, "nos dimos cuenta de que había sido observada previamente con ALMA. No esperábamos encontrar mucho, pero te aseguro que estábamos todos muy emocionados cuando nos dimos cuenta de que ALMA no sólo la había observado, sino que había hecho una clara detección. Uno de los principales objetivos del Observatorio ALMA era encontrar galaxias en el universo temprano a partir de sus emisiones de gas y polvo fríos — ¡y aquí está!".

Esta galaxia estaba en su infancia cósmica, pero resultó ser precoz. A esta edad, se  supone que debía tener pocos elementos químicos pesados — en astronomía, cualquier elemento más pesado que el hidrógeno o el helio, se define como metal. Estos se producen en el interior de las estrellas y se dispersan y alejan una vez que las estrellas explotan o alcanzan el final de sus vidas de otro modo. Es necesario que este proceso se repita durante muchas generaciones estelares para producir una gran abundancia de los elementos más pesados como el carbono, el oxígeno y el nitrógeno.

Sorprendentemente, la galaxia A1689-zD1 parecía estar emitiendo una gran cantidad de radiación en el infrarrojo lejano [3], indicando que ya había producido muchas de sus estrellas y cantidades significativas de metales, revelando que no sólo contenía polvo sino que tenía una proporción polvo-gas similar a la de galaxias mucho más maduras.

Según explica Darach Watson, "Aunque el origen exacto del polvo galáctico sigue siendo un misterio, nuestros resultados indican que su producción es muy rápida, en un margen de sólo 500 millones años desde el comienzo de la formación de estrellas en el universo. En términos cosmológicos, es un plazo muy corto, dado que la mayoría de las estrellas viven miles de millones de años."

Los resultados sugieren que A1689-zD1 ha estado formando estrellas uniformemente a un ritmo moderado desde 560 millones de años después del Big Bang, o bien ha pasado de forma muy rápida por su fase de brote estelar (starburst) antes de entrar en una etapa de declive en cuanto a formación de estrellas.

Antes de este resultado, los astrónomos temían que fuera imposible detectar este tipo de galaxias distantes utilizando estas técnicas, pero A1689-zD1 ha sido detectada usando tan sólo breves observaciones llevadas a cabo por ALMA.

Kirsten Knudsen (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia), coautor del artículo, añadió, "esta galaxia increíblemente polvorienta parece haberse visto en un apuro para hacer sus primeras generaciones de estrellas. En el futuro, ALMA será capaz de ayudarnos a encontrar más galaxias como esta y aprender así por qué están tan ansiosas por crecer".

Notas

[1] Esta galaxia fue descubierta anteriormente en las imágenes del Hubble y se sospecha que está muy lejos, pero en aquel momento no pudo medirse la distancia con precisión.

[2] Esto se corresponde con un desplazamiento al rojo de 7,5.

[3] Para cuando alcanza la Tierra, y debido a la expansión del universo, esta radiación se ha “estirado”, desplazándose hacia la longitud de onda del rango milimétrico, por lo que es posible detectarla con ALMA.

 

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization”, por D. Watson et al., y aparece en línea en la revista Nature del 2 de marzo de 2015.

El equipo está formado por: D. Watson (Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca); L. Christensen (Universidad de Copenhague); K. K. Knudsen (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia); J. Richard (CRAL, Observatorio de Lyon, Saint Genis Laval, Francia); A. Gallazzi (INAF-Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia) y M. J. Michalowski (SUPA, Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1508.