Nota de prensa

ALMA y el VLT encuentran evidencias de estrellas formándose tan solo 250 millones de años después del Big Bang

16 de Mayo de 2018

Los astrónomos han utilizado observaciones de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y del VLT (Very Large Telescope) de ESO para determinar que la formación de estrellas en la lejana galaxia MACS1149-JD1 dio comienzo en una etapa sorprendentemente temprana, tan sólo 250 millones de años después del Big Bang. Este descubrimiento también representa el oxígeno más distante jamás detectado en el universo y la galaxia más lejana observada por ALMA o el VLT. Los resultados aparecen en la revista Nature el 17 de mayo de 2018.

Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado ALMA para observar una galaxia lejana llamada MACS1149-JD1. Detectaron un resplandor muy débil emitido por oxígeno ionizado de la galaxia. A medida que esta luz infrarroja viaja por el espacio, la expansión del universo la desplaza y, para cuando fue detectada en la tierra por ALMA, la longitud de onda era más de diez veces más larga que cuando se originó. El equipo infirió que la señal fue emitida hace 13.300 millones de años (o 500 millones de años después del Big Bang), convirtiéndolo en el oxígeno más distante jamás detectado por ningún telescopio [1]. La presencia de oxígeno es una clara señal de que debe haber habido incluso generaciones anteriores de estrellas en esta galaxia.

“Me emocionó ver la señal de oxígeno distante en los datos de ALMA”, afirma Takuya Hashimoto, autor principal del nuevo artículo e investigador de la Universidad Osaka Sangyo y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón. “Esta detección hace retroceder las fronteras del universo observable”.

Además del brillo del oxígeno captado por ALMA, el VLT (Very Large Telescope) de ESO también detectó una señal más débil de emisión de hidrógeno. La distancia a la galaxia, determinada a partir de esta observación, es consistente con la distancia de la observación del oxígeno. Esto hace de MACS1149-JD1 la galaxia más lejana con una medición precisa de la distancia y la galaxia más lejana jamás observada con ALMA o con el VLT.

“Vemos esta galaxia en un momento en el que el universo sólo tenía 500 millones de años y, sin embargo, ya tiene una población de estrellas maduras”, explica Nicolas Laporte, investigador de la University College de Londres (UCL, Reino Unido) y  segundo autor del nuevo artículo. “Por lo tanto somos capaces de utilizar esta galaxia para estudiar un período anterior, completamente desconocido, de la historia cósmica”.

Tras el Big Bang, hubo un periodo durante el cual no hubo oxígeno en el universo; fue creado por los procesos de fusión de las primeras estrellas y luego liberado al morir estas estrellas. La detección de oxígeno en MACS1149-JD1 indica que estas generaciones anteriores de estrellas ya se habían formado y había expulsado oxígeno  apenas 500 millones de años después del comienzo del universo.

Pero, ¿cuándo tuvo lugar esta formación temprana de estrellas? Para averiguarlo, el equipo reconstruyó los inicios de la historia de MACS1149-JD1 utilizando datos infrarrojos tomados con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y el Telescopio Espacial Spitzer de NASA. Descubrieron que el brillo observado de la galaxia puede explicarse con un modelo en el que el inicio de la formación estelar comienza tan solo 250 millones de años después del comienzo del universo [2].

La madurez de las estrellas en MACS1149-JD1 plantea la pregunta de cuándo surgieron las primeras galaxias de la oscuridad total, una época que los astrónomos denominan, de forma romántica, como el "amanecer cósmico". Estableciendo la edad de MACS1149-JD1, el equipo ha demostrado, de forma efectiva, que hubo galaxias que existieron antes de las que podemos detectar de forma directa en la actualidad.

Richard Ellis, astrónomo senior en la UCL y coautor del artículo, concluye: “Determinar cuándo tuvo lugar el amanecer cósmico es el Santo Grial de la cosmología y el estudio de formación de galaxias. ¡Con estas nuevas observaciones de MACS1149-JD1 nos acercando a la posibilidad de ser testigos directos del nacimiento de la luz de las estrellas! Puesto que todos estamos hechos de material estelar procesado, esto es realmente encontrar nuestros propios orígenes”.

Notas

[1] ALMA ha establecido varias veces el récord de detección del oxígeno más distante. En 2016, Akio Inoue (de la Universidad Osaka Sangyo) y sus colegas, utilizaron ALMA para detectar una señal de oxígeno emitida hace 13.100 millones de años. Varios meses más tarde, Nicolas Laporte (de la Universidad College de Londres), utilizó ALMA para detectar oxígeno de hace 13.200 millones años. Ahora, los dos equipos han unido esfuerzos y han logrado este récord, que corresponde a un desplazamiento al rojo de 9,1.

[2] Esto corresponde a un desplazamiento al rojo de alrededor de 15.

Información adicional

Estos resultados se han publicado en el artículo cinetífico titulado: “The onset of star formation 250 million years after the Big Bang”, por T. Hashimoto et al., que aparece en la revista Nature el 17 de mayo de 2018.

Los miembros del equipo de investigación son: Takuya Hashimoto (Universidad Osaka Sangyo/Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Japón); Nicolas Laporte (Universidad College de Londres, Reino Unido); Ken Mawatari (Universidad Osaka Sangyo, Japón); Richard S. Ellis (Universidad College de Londres, Reino Unido);  Akio. K. Inoue (Universidad Osaka Sangyo, Japón); Erik Zackrisson (Universidad de Uppsala, Suecia); Guido Roberts-Borsani (Universidad College de Londres, Reino Unido);  Wei Zheng (Universidad Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, EE.UU.); Yoichi Tamura (Universidad de Nagoya, Japón); Franz E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile); Thomas Fletcher (Universidad College de Londres, Reino Unido);  Yuichi Harikane (La Universidad de Tokio, Japón); Bunyo Hatsukade (La Universidad de Tokio, Japón); Natsuki H. Hayatsu (La Universidad de Tokio, Japón; ESO, Garching, Alemania); Yuichi Matsuda (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI, Japón); Hiroshi Matsuo (Observatorio Astronómico Nacional de Japón/SOKENDAI, Japón, Sapporo, Japón); Takashi Okamoto (Universidad Hokkaido, Sapporo, Japón); Masami Ouchi (La Universidad de Tokio, Japón); Roser Pelló (Universidad de Toulouse, Francia); Claes-Erik Rydberg (Universidad de Heidelberg, Alemania); Ikkoh Shimizu (Universidad de Osaka, Japón); Yoshiaki Taniguchi (Universidad Abierta de Japón, Chiba, Japón); Hideki Umehata (La Universidad de Tokio, Japón); y Naoki Yoshida (La Universidad de Tokio, Japón).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el 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. 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”.

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

• Artículo científico en Nature
• Fotos del VLT
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1815.