El botín de récords de las galaxias distantes incluye la detección más lejana de agua publicada hasta el momento.
Observaciones llevadas a cabo con el conjunto ALMA (Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array) muestran que los estallidos de formación
estelar más potentes del cosmos tuvieron lugar mucho antes de lo que se
pensaba. Los resultados se han publicado en un conjunto de artículos
que aparecen en la revista Nature el 14 de marzo de 2013, y en la
revista Astrophysical Journal. La investigación es el ejemplo más
reciente de los descubrimientos realizados por el nuevo observatorio
internacional ALMA, que hoy celebra su inauguración.
Imágenes de ALMA de las galaxias distantes con formación estelar vistas con lente gravitatoria
Imágenes
Este montaje combina datos de ALMA con imágenes del telescopio
espacial Hubble de NASA/ESA, de cinco galaxias distantes. Las imágenes
de ALMA, representadas en rojo, muestran las galaxias distantes de
fondo, distorsionadas por el efecto de lente gravitatoria producido por
las galaxias que están delante, señaladas en azul en los datos de
Hubble. Las galaxias del fondo aparecen deformadas en forma de anillo de
luz, los conocidos anillos de Einstein, que rodean a las galaxias del
frente.
Crédito: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), J. Vieira et al.
Diagrama del efecto de lente gravitatoria en galaxias distantes con formación estelar
Imágenes
Este diagrama muestra cómo la luz de galaxias distantes se
distorsiona por el efecto gravitatorio de una galaxia más cercana a
nosotros, que actúa como una lente y hace que la fuente alejada aparezca
distorsionada, pero más brillante, formando característicos anillos de
luz, conocidos como anillos de Einstein. Un análisis de la distorsión ha
revelado que algunas de las galaxias distantes con formación estelar
son tan brillantes como 40 millones de millones de Soles, y han sido
aumentadas por la lente gravitatoria más de 22 veces.
Crédito: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.
Se cree que los estallidos de formación estelar más intensos tuvieron
lugar en el universo temprano en galaxias masivas y brillantes. Estas
galaxias con estallidos de formación estelar convierten vastas reservas
de gas y polvo cósmicos en nuevas estrellas a un ritmo frenético —
muchos cientos de veces más rápido que en imponentes galaxias espirales
como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Si miramos hacia el espacio
lejano, a galaxias tan distantes que su luz ha tardado muchos miles de
millones de años en llegar hasta nosotros, los astrónomos pueden
observar ese periodo activo de la juventud del Universo.
“Cuanto más lejos está la galaxia, más atrás miramos en el
tiempo, por lo que, midiendo sus distancias podemos componer una
cronología de cuán vigoroso era el Universo generando nuevas estrellas
en las diferentes etapas de sus 13.700 millones de historia”,
afirma Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), quien
ha liderado el equipo y es el autor principal del artículo de la revista
Nature.
El equipo internacional de investigadores descubrió primero estas
distantes y enigmáticas galaxias con estallidos de formación estelar con
el telescopio de diez metros SPT (South Pole Telescope) de la
Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos y,
posteriormente, utilizó ALMA para obtener una visión más cercana y
explorar el “baby boom” estelar en el universo joven. Se sorprendieron
al encontrar que muchas de estas galaxias polvorientas con formación
estelar están aún más lejos de lo esperado. Esto significa que, en
proporción, los estallidos de formación estelar tuvieron lugar hace unos
doce mil millones de años, cuando el universo tenía menos de dos mil
millones de años — todo mil millones de años antes de lo que se pensaba.
Dos de estas galaxias son las más lejanas de su tipo jamás
descubiertas — tan lejanas que su luz comenzó su viaje cuando el
Universo solo tenía mil millones de años. Es más, entre los récords que
se han batido, se halla el hecho de que se han encontrado moléculas de
agua, siendo las observaciones de agua en el cosmos más distantes
jamás publicadas hasta el momento.
El equipo utilizó la sensibilidad sin igual de ALMA para captar la
luz de 26 de esas galaxias en longitudes de onda de alrededor de tres
milímetros. La luz en determinadas longitudes de onda se produce por las
moléculas de gas de estas galaxias, y las longitudes de onda se
desplazan debido a la expansión del universo a lo largo de los miles de
millones de años que tarda la luz en llegar a nosotros. Midiendo el
desplazamiento de la longitud de onda, los astrónomos pueden calcular el
tiempo que ha tardado la luz en llegar y situar cada galaxia en el
punto correcto de la historia del cosmos.
“La sensibilidad de ALMA y el amplio rango de longitudes de onda
nos permiten hacer medidas en pocos minutos por cada galaxia — unas cien
veces más rápido que antes”, afirma Axel Weiss (Instituto
Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania), quien lideró el trabajo
para medir las distancias a las galaxias. “Antes, una medida de este
tipo habría sido un trabajo laborioso de combinación de datos de dos
tipos de telescopios, uno del rango visible-infrarrojo y otro de ondas
de radio”.
En la mayoría de los casos, las observaciones de ALMA por sí solas
pueden precisar las distancias, pero para unas pocas galaxias el equipo
combinó los datos de ALMA con medidas de otros telescopios, incluyendo
APEX (Atacama Pathfinder Experiment) y el VLT (Very Large Telescope) de ESO [1].
Los astrónomos utilizaban solo una parte del conjunto de antenas, 16
de las 66 totales, ya que el observatorio estaba aún en construcción, a
una altitud de 5.000 metros en el remoto Llano de Chajnantor, en los
Andes chilenos. Una vez completado, ALMA es aún más sensible, y podrá
detectar galaxias incluso más débiles. Por ahora, los astrónomos
localizaron las más brillantes. También tuvieron ayuda de la naturaleza:
pudieron utilizar el fenómeno de lentes gravitatorias, un efecto
predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein en el que
la luz de una galaxia distante se distorsiona por la influencia
gravitatoria de una galaxia de fondo cercana, que actúa como una lente y
hace que la fuente distante aparezca más brillante.
Para comprender con precisión hasta qué punto esta lente gravitatoria
había aumentado el brillo de las galaxias, el equipo tomó imágenes más
precisas de las mismas utilizando ALMA en longitudes de onda de unos 0,9
milímetros.
"Estas hermosas imágenes de ALMA muestran las galaxias de fondo
torcidas en múltiples arcos de luz conocidos como anillos de Einstein,
rodeando a las galaxias que están delante", dice Yashar Hezaveh (Universidad McGill, Montreal, Canadá), quien lideró el estudio de las lentes gravitatorias. “Estamos
utilizando la ingente cantidad de materia oscura que rodea a las
galaxias que están a mitad de camino en el universo como telescopios
cósmicos para hacer que las galaxias aún más alejadas parezcan más
grandes y más brillantes”.
El análisis de la distorsión revela que algunas de las galaxias con
formación estelar brillan tanto como 40 millones de millones de Soles, y
la lente gravitatoria las ha aumentado más de 22 veces.
“Solo unas pocas galaxias de las observadas con este efecto de
lente gravitatoria habían sido detectadas antes en esas longitudes de
onda submilimétricas, pero ahora SPT y ALMA han descubierto docenas de
ellas”, declaró Carlos De Breuck (ESO), miembro del equipo. “Este
tipo de ciencia ya había sido hecha anteriormente sobre todo en
longitudes de onda del rango visible con el telescopio espacial Hubble,
pero nuestros resultados demuestran que ALMA es un nuevo y potente
jugador en este campo”.
“Este es un gran ejemplo de colaboración de astrónomos de todo el
mundo, trabajando juntos para hacer un impresionante descubrimiento con
una instalación de ´última tecnología”, afirmó el miembro del equipo Daniel Marrone (Universidad de Arizona, EE.UU.). “Esto
es solo el principio de ALMA y del estudio de estas galaxias con
estallidos de formación estelar. Nuestro siguiente paso es estudiar
estos objetos en detalle y hacernos una idea más exacta de cómo y por
qué se forman estrellas a esos ritmos de producción tan increíbles”.
Notas
[1] Las observaciones adicionales se hicieron con APEX, el VLT, el ATCA (Australia Telescope Compact Array) y el SMA (Submillimeter Array).
Información adicional
Esta investigación estás descrita en el
artículo “Dusty starburst galaxies in the early Universe as revealed by
gravitational lensing”, por J. Vieira et al., en la revista Nature.
El trabajo para medir las distancias a las galaxias está descrito en el
artículo “ALMA redshifts of millimeter-selected galaxies from the SPT
survey: The redshift distribution of dusty star-forming galaxies”, por
A. Weiss et al., en la revista Astrophysical Journal. El
estudio de la lente gravitatoria se describe en el artículo “ALMA
observations of strongly lensed dusty star-forming galaxies”, por Y.
Hezaveh et al., también en la revistas Astrophysical Journal.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una
instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa,
América del Norte y Asia Oriental en cooperación con la República de
Chile. ALMA está financiado en Europa por ESO, en América del Norte por
la fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en
cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el
Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia Oriental por
los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en
cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y
operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del
Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory
(JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como
de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de
Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Quince
países apoyan esta institución: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil,
Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el
Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. 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 tres sitios únicos de observación
de categoría mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En
Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio
óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA
trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del
mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo
del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para
rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un
revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en
desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope,
E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que
llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
Enlaces- Artículo de investigación por J. Vieira et al.
- Artículo de investigación por A. Weiss et al. en el trabajo que mide las distancias a las galaxias
- Artículo de investigación por Y. Hezaveh et al. en el estudio de la lente gravitatoria
- Más sobre ALMA en ESO
- El Joint ALMA Observatory
Contactos
Videos
Diagrama del efecto de lente gravitatoria en galaxias distantes con formación estelar
Ver también
Francisco Rodríguez
Observatorio Europeo Austral (ESO)
Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49 228 525 273
Correo electrónico: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tlf.: +49 228 525 273
Correo electrónico: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de
Joaquin Vieira
California Institute of Technology
USA
Móvil: +1 949 887 5795
Correo electrónico: vieira@caltech.edu
California Institute of Technology
USA
Móvil: +1 949 887 5795
Correo electrónico: vieira@caltech.edu
Yashar Hezaveh
McGill University
Montréal, Canada
Tlf.: +1 514 398 7032
Correo electrónico: yasharh@physics.mcgill.ca
McGill University
Montréal, Canada
Tlf.: +1 514 398 7032
Correo electrónico: yasharh@physics.mcgill.ca
Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Móvil: +49 151 1537 3591
Correo electrónico: rhook@eso.org
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Móvil: +49 151 1537 3591
Correo electrónico: rhook@eso.org
Douglas Pierce-Price
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6759
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ESO, Public Information Officer
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Correo electrónico: dpiercep@eso.org
Carlos de Breuck
ESO
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6613
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Garching bei München, Germany
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Charles E. Blue
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Tlf.: +1 434 296 0314
Correo electrónico: cblue@nrao.edu
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Tlf.: +1 434 296 0314
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1313.
ESO
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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