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2/3/15 - DJ:

Una galaxia apresurada pone en apuros a los astrónomos

T.E.L: 4 min. 3 seg.

Los astrónomos estudian una galaxia inesperadamente evolucionada y polvorienta.



Fig.1: Esta espectacular vista desde el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, muestra al rico cúmulo de galaxias Abell 1689. La enorme concentración de masa dobla la luz procedente de objetos más distantes y puede aumentar su brillo total aparente, haciéndolos visibles. Señalado con un recuadro, vemos uno de estos objetos: A1689-zD1 (aunque, en esta foto, apenas es visible).

Una de las galaxias más lejanas observadas [#1] 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 VLT, junto con ALMA, 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. Este polvo es vital para la formación de planetas, moléculas complejas y estrellas normales.

El objeto se llama A1689-zD1. Podemos verlo gracias a que una lente gravitatoria (por la interposición del cúmulo de galaxias Abell 1689) que amplifica su brillo más de nueve veces. Sin este fenómeno gravitacional, el resplandor de esta lejana galaxia habría sido demasiado débil para detectarlo. 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.

Estamos viendo a A1689-zD1 cuando el universo tenía sólo unos 700 millones de años (el cinco por ciento de su edad actual). Técnicamente, su corrimiento al rojo cosmológico o parámetro z es 7.5. 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.

Previamente se habría producido una fase de recombinación (400.000 años tras el Big Bang, z=1100) en la que por el enfriamiento debido a la expansión del universo, la tasa de recombinación del hidrógeno fue mayor que la de ionización, permitiendo que los protones se recombinasen con electrones para formar átomos neutros.
La reionización ocurrió entre 150-1000 millones de años tras el big bang cuando las primeras generaciones de estrellas emitieron radiación.

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 [#2], 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".


Los objetos más distantes
[1] La lista de objetos más distantes conocidos por los seres humanos cambia con el tiempo. Los modos de detección suelen ser por espectrocopía o fotométrico. Al primero se lo considera mucho mejor. Según ese método el objeto más distante conocido es el GRB 090423 de cuyo descubrimiento se jacta Watson en su página web (realizado como colaborador de un conjunto de astrónomos).
Sin embargo se trata de un Estallido de Rayos Gamma (Gamma Ray Burst o GRB) y no de un "objeto", aunque tal estallido debe provenir de un objeto astronómico, sea del tipo que sea.
En cambio, si pensamos en objetos específicos, la galaxia más distante sería UDFj-39546284, en debate; seguida de la enana z8_GND_5296. La supernova más lejana sería SN 1000+0216.

Como escribió Tejada Gómez con música de Ariel Ramírez en homenaje a Guillermo Hudson en "Allá lejos y hace tiempo":
♪Lejos, muy lejos del sol
Vuelve el recuerdo de allá
Siento en mis ojos brillar
El azul soledad de mi tierra natal.♪
Una zamba astronómicamente bella. Una linda interpretación es la de Rosa Incaica Trío.

Fuentes y links relacionados

  • “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization”, por D. Watson et al., Nature 2 de marzo de 2015.
  • ESO: Una galaxia envejecida en un joven universo
  • [2] 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.

Sobre las imágenes
  • Fig.1: Crédito: NASA; ESA; L. Bradley (Johns Hopkins University); R. Bouwens (University of California, Santa Cruz); H. Ford (Johns Hopkins University); and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)
  • Gráfico de NASA, ESA, and A. Feild (STScI): Cosmic Epochs.

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