Nota de prensa

GALAXIA DISTANTE BAJO EL MICROSCOPIO

El Observatorio Very Large Telescope (VLT), en Cerro Paranal, Chile, revela detalles sin precedentes de una galaxia lejana, formada unos tres mil millones de años después del Big Bang.

17 de Agosto de 2006, eso0631

Un grupo internacional de astrónomos ha descubierto grandes galaxias con forma de disco, parecidas a nuestra Vía Láctea, y que seguramente se formaron a gran velocidad, solamente tres mil millones de años después del Big Bang.

En uno de estos sistemas galácticos, los astrónomos lograron un nuevo récord en resolución (de tan sólo 0.15 arcos de segundo), dando así un nivel de detalles sin precedentes de la anatomía de esta distante galaxia. La resolución se refiere a la capacidad de un telescopio para “ver” o distinguir detalles en una determinada región del espacio (a modo de referencia, la Luna llena ocupa unos 1.800 arcos de segundo en el cielo nocturno a simple vista).

Los científicos pudieron observar la galaxia lejana con un nivel de detalles sin precedentes gracias a la utilización de óptica adaptativa, técnica que permite corregir el efecto provocado por las turbulencias de la atmósfera, acercándose así a las observaciones que son realizadas desde el espacio. Otro importante factor detrás de este logro fue la utilización de un nuevo instrumento en el Observatorio VLT, llamado SINFONI.

“Por primera vez hemos podido obtener imágenes bidimensionales de buena resolución del movimiento de gas en galaxias distantes que tienen estrellas en formación, cuya luz ha viajado más de once mil millones de años hasta la Tierra,” señala Reinhard Genzel, autor principal del estudio publicado esta semana en la última edición de Nature.

HISTORIA DE LAS GALAXIAS

La investigación cuenta la historia de cómo eran las galaxias unos 3 mil millones de años después del Big Bang, en los primeros tiempos del universo.

Durante la última década, los astrónomos han establecido un marco global para la formación y evolución de galaxias cuando el Universo tenía solamente unos pocos miles de millones de años de antigüedad. El gas compuesto por materia ordinaria se enfrió y acumuló en concentraciones de la misteriosa materia “oscura” (llamadas halos de materia oscura). A partir de ese momento y hasta la época actual, se fueron sucediendo colisiones y fusiones de galaxias que dieron origen a las actuales estructuras galácticas. Sin embargo, esta visión general deja abierto el tema de la escala de tiempo en la cual se formaron las galaxias, además de cómo se formaron los componentes primarios de las actuales galaxias, es decir, los bulbos y los discos.

Un avance significativo en este tema lo constituye el estudio de galaxias brillantes y distantes, con estrellas en formación, llamado SINS por su sigla en inglés, cuyos últimos resultados son presentados en Nature.

Para efectuar la investigación, los astrónomos recurrieron a SINFONI [1], un novedoso instrumento diseñado para trabajar en el espectro infrarrojo, el cual entrega simultáneamente imágenes nítidas por medio de la óptica adaptativa e información en color de alta resolución de un objeto celeste.

En el caso de la galaxia BzK155043, las observaciones de SINFONI lograron una altísima resolución, revelando las propiedades físicas y dinámicas de este objeto con un nivel de detalle sin precedentes.

Sorpresivamente, las observaciones revelan un enorme y masivo disco rotatorio en formación (proto-disco), el cual canaliza gas hacia un creciente bulbo estelar central. Las altas densidades del gas en la superficie, la gran velocidad de formación estelar y las edades relativamente jóvenes de las estrellas, sugieren que el sistema se formó rápidamente, por fragmentación y formación de estrellas en un disco inicial muy rico en gas. Otras observaciones de galaxias masivas y lejanas entregan resultados similares.

“Cuando comenzamos el programa SINS”, dice Genzel, “esperábamos ver un movimiento principalmente irregular y tal vez caótico causado por las frecuentes actividades de fusión en el joven Universo. Nos encontramos con una gran sorpresa al ver cantidades de galaxias de disco rotante y ricas en gas, de propiedades muy similares a la Vía Láctea de hoy”.

Que estás galaxias sean tan grandes y roten tan rápido indica que el gas tiene una rotación similar al halo de materia oscura de la cual se enfrió, lo que resuelve un importante problema en la formación de galaxias.

Natascha Förster Schreibe, autor principal de otro reciente estudio SINS en el Astrophysical Journal, añade: “Ahora debemos comprender cómo los proto-discos primitivos evolucionaron posteriormente en el tiempo. Sospechamos que tal vez no fueron estables.”

Los datos de SINFONI sugieren que los proto-discos posiblemente se transformaron en galaxias elípticas densas, ya sea por procesos internos, como en el caso del espectacular flujo de gas observado en BzK15504, o bien por colisiones y fusiones con otras galaxias.

Otro aspecto importante del estudio son los altos índices de formación de estrellas que se deducen para muchas de las galaxias distantes y formadoras de estrellas que fueron estudidas, con tasas de formación estelar cerca de cien veces más grandes que la Vía Láctea en el presente.

Notas

[1] SINFONI es una combinación de un nuevo “espectrómetro integrado de campo” infrarrojo (SPIFFI) y un módulo especial de óptica adaptativa (MACAO). El módulo integrado de campo SPIFFI entrega información detallada del color o espectro de un objeto, para 2000 puntos espaciales en el cielo, dispuestos en un campo bidimensional de 32 x 64 píxeles. El modulo óptico adaptativo MACAO percibe la distorsión de las imágenes creadas por la refracción y turbulencia de la atmósfera terrestre a través de un análisis rápido de la imagen de una estrella cerca del objeto de estudio. Luego se utiliza un espejo deformable en la trayectoria de luz del instrumento para eliminar la distorsión causada por la atmósfera. En su singular modo de óptica adaptativo, SINFONI entrega imágenes de muy alta resolución en cada uno de los 2000 canales espectrales.

[2] Los científicos involucrados en el programa de Estudio de Imágenes Espectroscópicas en el Infrarrojo Cercano con SINFONI (SINS - Spectroscopic Imaging Survey in the Near-Infrared with SINFONI) son: R. Abuter, N. Bouché, R. Davies, F. Eisenhauer, N.M. Förster Schreiber, R. Genzel, S. Gillessen, M.D. Lehnert, D. Lutz, N. Nesvadba, L.J. Tacconi & A. Verma (todos del Max-Planck-Institute de Física Extraterrestre, Garching, Alemania), A. Cimatti (Osservatorio Arcetri, Italia), E. Daddi (NOAO, Tucson, USA), A. Sternberg (Tel Aviv University, Israel), K. Shapiro (UC Berkeley, USA), A. Renzini (Osservatorio Padova, Italia), X. Kong (Heifei, China), N. Arimoto (NAO Tokyo, Japón), M. Mignoli (Osservatorio Bologna, Italia), D.K. Erb (Center for Astrophysics, Cambridge, USA), A.E. Shapley (Princeton University, USA), C.C. Steidel (Caltech, USA), A. Gilbert (LLNL, USA). R.Genzel está también asociado al Departamento de Física de la Universidad de California, Berkley (USA).

[3] Para mayores detalles de los resultados ver: N.M. Förster Schreiber et al. 2006, Astrophys.Journal 645, 1062 R.Genzel et al., Nature, 17 August 2006 X.Kong et al. 2006, Astrophys.J. 638, 72

Contactos

Reinhard Genzel
Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics
Garching, Germany
Teléfono: +49 89 30000 3280
Correo electrónico: genzel@mpe.mpg.de

Francisco Rodríguez (Contacto para medios de comunicación en Chile)
Red de Difusión Científica de ESO y European Southern Observatory
Teléfono: +56-2-463-3151
Correo electrónico: eson-chile@eso.org

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso0631.