Nota de prensa

ALMA ve la galaxia parecida a la Vía Láctea más distante

La galaxia está distorsionada y se ve con forma de anillo de luz en el cielo

12 de Agosto de 2020

Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del cual el Observatorio Europeo Austral (ESO) es socio, un equipo de astrónomos ha revelado la presencia de una galaxia extremadamente distante y, por lo tanto, muy joven, que es sorprendentemente similar a nuestra Vía Láctea. La galaxia está tan lejos que su luz ha tardado más de 12 mil millones de años en llegar a nosotros: la vemos como era cuando el universo tenía sólo 1.400 millones de años. También sorprende su falta de caos, contradiciendo las teorías que suponen que, en el universo primitivo, todas las galaxias eran turbulentas e inestables. Este inesperado descubrimiento desafía nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias, proporcionando nuevas perspectivas sobre el pasado de nuestro universo.

“Este resultado representa un avance en el campo de la formación de galaxias, mostrando que las estructuras que observamos en galaxias espirales cercanas y en nuestra Vía Láctea ya estaban en su lugar hace 12 mil millones de años”, afirma Francesca Rizzo, estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, quien dirigió la investigación publicada hoy en Nature. Aunque la galaxia estudiada, llamada SPT0418-47, no parece tener brazos espirales, tiene al menos dos características típicas de nuestra Vía Láctea: un disco giratorio y una protuberancia, el gran grupo de estrellas concentradas alrededor del centro galáctico. Es la primera vez que se ve una protuberancia en una etapa tan temprana de la historia del universo, haciendo de SPT0418-47 la galaxia parecida a la Vía Láctea más distante observada hasta el momento.

“La gran sorpresa fue descubrir que esta galaxia es en realidad bastante similar a las galaxias cercanas, al contrario de lo que se esperaba por los modelos y observaciones anteriores, menos detalladas”, sugiere el coautor Filippo Fraternali, del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos. En el universo primitivo, las galaxias jóvenes todavía estaban en proceso de formación, por lo que los investigadores esperaban que fueran caóticas y carecieran de las estructuras típicas de galaxias más maduras como la Vía Láctea.

Estudiar galaxias distantes como SPT0418-47 es fundamental para nuestra comprensión de cómo se formaron y evolucionaron las galaxias. Esta galaxia está tan lejos que la vemos cuando el universo tenía sólo el 10% de su edad actual, ya que su luz tardó 12 mil millones de años en llegar a la Tierra. Al estudiarla, estamos volviendo a una época en la que estas galaxias bebé estaban empezando a desarrollarse.

Debido a la gran distancia a la que se encuentran, es casi imposible observar con detalle estas galaxias, incluso con los telescopios más potentes, ya que las galaxias se ven pequeñas y débiles. El equipo superó este obstáculo al usar una galaxia cercana como una poderosa lupa, un efecto conocido como lente gravitacional, permitiendo a ALMA ver el pasado lejano con un detalle sin precedentes. En este efecto, el tirón gravitacional de la galaxia cercana distorsiona y dobla la luz de la galaxia distante, haciendo que la veamos deformada y magnificada.

Gracias a su alineación casi exacta, la galaxia distante vista con lente gravitacional aparece como un anillo de luz casi perfecto alrededor de la galaxia cercana. El equipo de investigación reconstruyó la verdadera forma de la galaxia distante y el movimiento de su gas a partir de los datos de ALMA utilizando una nueva técnica de modelado por ordenador. “Cuando vi por primera vez la imagen reconstruida de SPT0418-47 no podía creerlo: se abría un cofre del tesoro”, afirma Rizzo.

“Lo que encontramos fue bastante desconcertante: a pesar de formar estrellas a un ritmo alto, y por lo tanto ser un lugar con procesos altamente energéticos, SPT0418-47 es el disco de galaxia mejor ordenado que jamás se haya observado en el universo temprano”, declaró la coautora Simona Vegetti, también del Instituto Max Planck de Astrofísica. “Este resultado es bastante inesperado y tiene importantes implicaciones en la forma en que creemos que evolucionan las galaxias”. Los astrónomos señalan, sin embargo, que, aunque SPT0418-47 tiene un disco y otras características similares a las de las galaxias espirales que vemos hoy en día, esperan que evolucione a una galaxia muy diferente de la Vía Láctea y se una a la clase de galaxias elípticas, otro tipo de galaxias que, junto a las espirales, habitan el universo actual.

Este inesperado descubrimiento sugiere que el universo primitivo pudo no ser tan caótico como se creía y plantea muchas preguntas sobre cómo podría haberse formado una galaxia bien ordenada tan poco tiempo después del Big Bang. Este hallazgo de ALMA sigue al descubrimiento anterior anunciado en mayo de un disco masivo giratorio visto a una distancia similar. Gracias al efecto de la lente, SPT0418-47 se ve con más detalle y, además de un disco, tiene una protuberancia, por lo que se parece más a nuestra Vía Láctea actual que la galaxia estudiada anteriormente.

Futuros estudios, incluso con el Telescopio Extremadamente Grande de ESO, tratarán de descubrir cuán típicas son realmente estas galaxias de disco 'bebés' y si es común que sean menos caóticas de lo previsto, abriendo nuevas vías para que los astrónomos descubran cómo evolucionaron las galaxias.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe” que se publica en la revista Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

El equipo está formado por F. Rizzo (Instituto Max Planck de Astrofísica, Garching, Alemania [MPA]); S. Vegetti (MPA); D. Powell (MPA); F. Fraternali (Instituto de Astronomía Kapteyn, Universidad de Groningen, Países Bajos); J. P. McKean (Instituto de Astronomía Kapteyn y ASTRON, Instituto de Radioastronomía de Países Bajos); H. R. Stacey (MPA, Instituto de Astronomía Kapteyn y ASTRON, Instituto de Radioastronomía de Países Bajos) y S. D. M. White (MPA).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con dieciséis países miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Irlanda, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. 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 junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. También en Paranal, ESO albergará y operará el CTA Sur (Cherenkov Telescope Array South), el observatorio de rayos gamma más grande y sensible del mundo. ESO también es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC, National Science Council), y por el NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute). La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc.(AUI), en América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, National Astronomical Observatory of Japan) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso2013.