Hubble halla galaxias enanas con alta formación estelar en el universo temprano

T.E.L: 3 min. 27 seg.

Usando su visión infrarroja para espiar nueve mil millones de años atrás en el tiempo, el Telescopio Hubble de NASA/ESA descubrió una extraordinaria población de pequeñas y jóvenes galaxias rebosantes de formación estelar. Participó de la investigación un astrofísico español.

La tasa de formación de estrellas en estas galaxias es tal que doblarían su número en sólo diez millones de años. En comparación, la Vía Láctea requirió de miles de veces más de tiempo para duplicar su población estelar.

Estas galaxias enanas recientemente descubiertas son cien veces más pequeñas que nuestra Vía Láctea. (Entre 10⁸ y 10⁹ Masas Solares). Su tasa de formación de estrellas es extremadamente alta, incluso para el joven Universo, cuando la mayoría de las galaxias estaban formando estrellas a tasas más altas que las actuales. Fueron detectadas en imágenes de Hubble por la radiación de las jóvenes y calientes estrellas que causó que el oxígeno en el gas que las rodea se encendiera como una señal fluorescente.
A este tipo de galaxias se las llama también EELGs (Extreme Emission Line Galaxies, Galaxias con Líneas de Emisión Extremas) y tienen un corrimiento al rojo cosmológico de z=1.6-1.8.

Los astrónomos piensan que esta tasa de nacimientos de estrellas representa una importante fase en la formación de las galaxias enanas, las más comunes en el cosmos.

"Las galaxias han estado allí todo este tiempo, pero desde hace poco los astrónomos fueron capaces de sondear pequeñas regiones del cielo a las sensibilidades necesarias para detectarlas", señaló Arjen van der Wel del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, autor líder de un trabajo que aparecerá en Astrophysical Journal. "No estábamos buscando específicamente a estas galaxias, pero se destacaron por sus inusuales colores", agregó.

Acercamiento a galaxias enanas en el campo GOODS

http://www.youtube.com/watch?v=aO-T9QbWQ9E

Las observaciones fueron parte del sondeo Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS). El acrónimo alude a un estudio del cosmos profundo en el cercano infrarrojo y seguramente fue especialmente pensado para que coincidiera con la palabra "Velas" (Candels, en inglés). Se trata de un ambicioso sondeo de tres años para analizar las galaxias más distantes, el primer censo de galaxias enanas en una época tan temprana de la historia del universo. Uno de los miembros del equipo CANDELS es Adam Riess, recientemente galardonado con el Premio Nobel de Física, junto a Brian Schmidt y Saul Perlmutter.

"Además de las imágenes, Hubble capturó espectros de un conjunto de estas galaxias que nos muestran la física detallada de lo que está ocurriendo dentro de ellas y confirman la naturaleza de su extrema formación estelar", indicó el coautor Amber Straughn del Centro Espacial Goddard de NASA.

Las observaciones de estas ancianas galaxias están de alguna manera en contradicción con recientes estudios detallados de galaxias enanas que están orbitando actualmente a la Vía Láctea.

Galaxias enanas en el campo UDS

http://www.youtube.com/watch?v=SbF5j7yxLJ0

"Esos estudios sugieren que la formación estelar fue un proceso relativamente lento, expandiéndose durante miles de millones de años", explica Harry Ferguson del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI), uno de los investigadores principales del sondeo CANDELS. "El hallazgo de CANDELS de galaxias de un tamaño similar formando estrellas a tasas muy rápidas en épocas tan tempranas está forzando a re-examinar lo que pensamos sobre la evolución de las galaxias enanas".

Anton Koekemoer, también de STScI, añade: "Mientras continúen nuestras observaciones, deberíamos encontrar muchas más de estas jóvenes galaxias y recolectar más detalles sobre su historia de formación estelar".

El sondeo CANDELS descubrió 69 jóvenes galaxias enanas en imágenes infrarrojas tomadas por la Cámara WFC3 y la ACS del Hubble. Las observaciones se concentraron en dos regiones del cielo: Great Observatories Origins Deep Survey-South (GOODS) y UKIDSS Ultra Deep Survey, esfuerzos para observar porciones del cielo profundo en diferentes longitudes de onda.

Esta imagen revela 28 de las galaxias enanas recientemente halladas.

Las observaciones sugieren que las galaxias descubiertas eran muy comunes hace 9 mil millones de años. Pero es un misterio el por qué su tasa de formación estelar es tan alta. Las simulaciones computacionales muestran que la formación de estrellas en pequeñas galaxias sería episódica: el gas se enfría y colapsa para formar estrellas. Las estrellas calientan el gas, por ejemplo a través de eventos supernova. Luego de un tiempo el gas se enfría y vuelve a colapsar, recomenzando el ciclo.

Si, a pesar de los recortes presupuestarios en Estados Unidos, se terminara la construcción del Telescopio James Webb, un observatorio infrarrojo "sucesor" del Hubble, los investigadores serán capaces de investigar estas galaxias débiles aún más en el pasado para ver el fulgor de las primeras generaciones de estrellas, brindando detallada información de la composición química de las galaxias.

Un español entre los investigadores
El artículo aceptado por ApJ, enlazado en arXiv abajo, incluye a un tal G.B.Calvo. Mi intuición me hizo pensar que tal apellido podía ser iberoamericano. Y no me equivoqué. Guillermo Barro Calvo, egresado de la Complutense de Madrid y actualmente en la Universidad de California Santa Cruz, participó de este estudio. A las 20:00 horas de argentina (15:00 en California) me comuniqué telefónicamente con el investigador, quien me atendió y me concedió una entrevista que publico seguidamente en “Los astrofísicos son los modernos bibliotecarios del cosmos”.

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Fuentes y links relacionados

Extreme Emission Line Galaxies in CANDELS: Broad-Band Selected, Star-Bursting Dwarf Galaxies at z>1
A. van der Wel et al (2011)
arXiv:1107.5256v1 [astro-ph.CO]
Hubble Uncovers Tiny Galaxies Bursting with Starbirth in Early Universe: http://www.spacetelescope.org/news/heic1117/, último acceso: 10-11-2011.
HubbleSite

Sobre las imágenes

Fig.1: Imagen inicial: Esta imagen revela 18 pequeñas galaxias descubiertas por Hubble, que existieron hace 9 mil millones de años y tenían una alta formación de estrellas. Las imágenes individuales fueron tomadas entre noviembre de 2010 y enero de 2011. La imagen superior, más grande, muestra la localización de las galaxias.
Crédito: NASA, ESA, A. van der Wel (Max Planck Institute for Astronomy), H. Ferguson and A. Koekemoer (Space Telescope Science Institute), and the CANDELS team
Fig.2. 28 galaxias del estudio. Crédito: NASA, ESA, A. van der Wel (Max Planck Institute for Astronomy), H. Ferguson and A. Koekemoer (Space Telescope Science Institute), and the CANDELS team.